[發(fā)明專利]一種基于電導增量法的變步長光伏MPPT優(yōu)化控制方法

在審

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• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113036803A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 李雨澤;魏靜微
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于電導增量法的變步長光伏MPPT優(yōu)化控制方法。該算法通過與MPP的距離，自動調整步長來跟蹤光伏陣列的最大功率點，此法可在遠離MPP時使用大步長快速接近MPP，在接近MPP時減小步長以減小抖動，提高精度，直至光伏電池最終運行于最大功率點。當外界光照和溫度條件變化時，因變步長算法的存在，系統(tǒng)可有效跟蹤光伏模塊的全局最大功率。本發(fā)明保證了光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤的穩(wěn)定性，在光照、溫度突變時導致的電流電壓輸出變化的情況下，依然能在保證速度的情況下提高追蹤的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)最大功率跟蹤的誤判誤讀現(xiàn)象，從而保證了光伏系統(tǒng)長期穩(wěn)定的功率輸出。

技術領域

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術領域，特別涉及一種基于電導增量法的變步長光伏MPPT優(yōu)化控制方法。

背景技術

太陽能由于其安全、容易獲取等特性越來越受國家戰(zhàn)略的青睞。以其為代表的清潔新型可再生能源，正發(fā)展成為世界新能源戰(zhàn)略可持續(xù)發(fā)展組成中的重要部分。近年來，太陽能發(fā)電技術的完善，使用規(guī)模，加之其投資不斷擴大，加速了太陽能發(fā)電技術向諸多全新的領域進軍的步伐。但同時由于光伏電池板的自身材料、自身結構等原因，致使其能量轉換效率不高，因此，目前迫切需尋找出光伏電池最佳工作狀態(tài)，即MPP，使光伏發(fā)電系統(tǒng)具有最佳的光電轉化效率，以此實現(xiàn)最大功率點跟蹤。因此關于在最大功率點的跟蹤問題，便成為了光伏發(fā)電系統(tǒng)研究中需要首要關注的內容。

隨著時代發(fā)展，MPPT方法層出不窮，各有其優(yōu)缺點。目前，使用比較廣泛、發(fā)展比較完善的有恒電壓追蹤法、擾動觀測法、電導增量法(INC)等。

本發(fā)明基于傳統(tǒng)電導增量法，因此首先介紹經典INC方法。經典INC方法是通過權衡跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)精度擇中選取固定的擾動步長，從而步進跟蹤至MPPT，但是在實際的工況當中，該法其無法同時兼顧跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)精度，在追蹤光伏板最大功率點時，過大的步長將導致系統(tǒng)在最大功率點的周圍時存在較大波動；而過小的步長將導致系統(tǒng)跟蹤MPPT的速度緩慢，降低工作效率，面對復雜多變的工況無法做出高效而實時的反映。針對傳統(tǒng)的電導增量法，經典INC尚存在無法同一步長下兼顧精度和速度問題，本發(fā)明提出了基于INC的變步長MPPT優(yōu)化控制方法。

電導增量法通過比較太陽能電池板的動態(tài)電導和瞬時電導來輸出控制信號。當輸出電導的變化量等于輸出電導的負值，即滿足：時，太陽能電池板工作在最大功率點。當太陽能電池板的電導增量與當前電導的和大于0時，應增加太陽能電池板工作電壓，使其達到最大功率點(MPP)；當太陽能電池板的電導增量與當前電導的和小于0時，應減小太陽能電池板工作電壓，使其達到最大功率點(MPP)。

由于INC MPPT對硬件的要求特別是傳感器的精度要求比較高，系統(tǒng)各個部分響應速度都要求比較快，對于整個系統(tǒng)的硬件造價會比昂貴。從理論上講，電導增量法的表達式是無可挑剔的，但是難免傳感器的精度有限時，處理器對太陽能電池板的電導增量和瞬間固定電導的計算會出現(xiàn)有誤差，于是將不可避免的產生跟蹤不準確的情形。

由此可見，現(xiàn)有的INC MPPT算法硬件要求高，算法實現(xiàn)復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于電導增量法的變步長光伏MPPT優(yōu)化控制方法。包括以下步驟：

步驟1：設定光伏陣列的參考電壓U_ref，參考電壓與開路電壓U_oc有關；設定循環(huán)參數(shù)n的初始值，n_i+1＝0。接著執(zhí)行步驟2；

步驟2：對第k個工作周期的光伏陣列的輸出電壓U(k)和輸出電流I(k)進行采集。并根據(jù)輸出的電壓U(k)和電流I(k)計算其第k個工作周期的功率值P(k)，并進一步計算出第k個工作周期的功率值P(k)與第k-1個工作周期的功率值P(k-1)之間的功率偏差值△P(k)，令△P＝P(k)-P(k-1)，同理得到

△U＝U(k)-U(k-1)。接著執(zhí)行步驟3；