[發明專利]一種負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法

有效

• 申請號: 202110392249.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113204261B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 應展烽;宋新陽;趙文博;許芮豪
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法，首先通過采樣電路采集光伏電池輸出電壓與電流、負載電壓與電流及功率器件結溫；然后利用采集的數據對負荷波動情況進行判斷，最終通過上述判斷，令光伏控制器針對不同負荷情況，選擇性采用傳統擾動觀察法或抑制結溫波動的MPPT方法對光伏電池輸出功率進行實時控制；本發明所述的負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法可以在負荷波動時跟蹤最大功率點，同時抑制功率器件的結溫波動，提高光伏電池的可靠性與熱穩定性。

技術領域

本發明屬于光伏發電技術，具體涉及一種負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法。

背景技術

由于石油等常規資源的日益缺乏，光伏電池作為一種無污染、無枯竭危險的新型綠色可再生能源，引起了世界各國的廣泛關注。如何提高光伏電池輸出的功率成為近來國內外的研究熱點。通過對光伏電池進行最大功率跟蹤可以有效提高光伏電池輸出的功率。

常用的最大功率跟蹤算法包括擾動觀察法、電導增益法、模糊控制法、神經網絡控制法等。然而，這些最大功率控制方法沒有考慮到負荷循環波動對輸出功率的影響，專利201410178381.2公開了《一種負載需求變化自適應的光伏電池功率控制系統及方法》，通過光伏輸出電流和負載電流獲得光伏電池輸出功率和負載需求間的關系，上述方法雖然考慮到負荷循環波動與輸出功率之間的關系，但并未計及輸出功率的改變對功率器件結溫造成的影響。過大的結溫波動會降低光伏電池熱安全性，甚至造成功率器件的損壞。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法，在負荷循環波動時，通過控制占空比調整光伏電池輸出功率，抑制因輸出功率改變導致的結溫的波動。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法，特別適用于功率器件的結溫隨光伏電池輸出功率變化而產生較大波動的光伏系統，包括以下步驟：

步驟1、設置采樣頻率f，實時采集光伏電池輸出電壓U_pv、輸出電流I_pv、負載電流I_out與電壓U_out以及功率器件結溫T(n)；并計算得到光伏電池輸出功率P_pv、負載功率P。

步驟2、為光伏系統中負責控制功率器件開通與關斷的光伏控制器提供一個初始占空比D₀，令D₀＝0。

步驟3、監測功率器件結溫T的波動情況，采用Cauer結構熱網絡模型，計算規定采樣區間內的結溫變化量ΔT；將結溫變化量ΔT作為PI控制器的輸入量，通過溫度PI調節后生成一個占空比增量ΔD。

步驟4、n時刻時，判斷采樣獲得的負載功率P，若負載功率P處于高功率時段，為了滿足高負荷需求，應按照傳統擾動觀察法對最大功率點進行精確跟蹤，從而獲得當前相應占空比D(n)；若負載功率P處于低功率時段，為了滿足低負荷需求，應將上一時刻占空比D(n-1)與溫度PI控制得到的占空比增量ΔD疊加，從而獲得當前相應占空比D(n)。

步驟5：將當前相應占空比D(n)提供給光伏控制器，實現對光伏電池輸出功率的控制，并返回步驟1，進行實時控制。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：

本發明考慮到輸出功率降低對結溫的影響，采用增大占空比使光伏電池輸出功率遠離最大功率點的方式，在降低輸出功率的同時，有效抑制結溫波動，增加功率器件壽命，具有重要的理論意義與工程實用價值。

附圖說明

圖1為本發明所述的光伏系統原理圖。

圖2為本發明的負荷循環波動條件下的光伏電池輸出功率控制方法流程圖。

圖3為功率器件Cauer結構熱網絡模型圖。