[發明專利]一種改進PO法消除光伏發電系統穩態振蕩的控制方法

有效

• 申請號: 202111226513.0
• 申請日: 2021-10-21
• 公開（公告）號: CN114035644B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 李寧;張常杰;魏登;鄧捷;李潔
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 許志蛟

本發明公開了一種改進PO法消除光伏發電系統穩態振蕩的控制方法，具體包括如下步驟：步驟1，啟動MPPT控制系統；步驟2，分別采集MPPT控制系統起動后當前k時刻光伏板的輸出電流和輸出電壓，并通過A/D轉換模塊輸入控制器，進行相關計算；步驟3，根據dV判斷是否判斷dI，根據判斷結果輸出占空比至存儲空間；步驟4，判斷dV，根據判斷結果輸出占空比至存儲空間；步驟5，判斷存儲空間數值是否存在與當前占空比數值相等值，根據判斷結果來判定MPPT控制系統是否達到穩定狀態，決定是否定占空比輸出。本發明解決了在光照強度連續變化時，擾動觀察法在穩態時持續振蕩，導致能量損耗，系統輸出電壓不穩定、紋波較大的問題。

技術領域

本發明屬于新能源發電技術領域，涉及一種改進PO法消除光伏發電系統穩態振蕩的控制方法。

背景技術

能源是社會發展的物質基礎，與人們的生活息息相關，能源問題直接影響著世界的工業化進程。一方面，能源的過度消耗必然會導致生產力水平的不斷下降，制約著人類的社會經濟發展，使人類社會的發展陷入停滯不前的局面；另一方面，傳統化石能源的大量使用所帶來負面影響也是不可估量的，例如溫室效應、酸雨形成、臭氧層空洞和光熱污染等嚴重阻礙了人類的生存與發展，給人類社會的可持續發展埋下了隱患。因此，光伏發電產業在全球范圍內獲得了快速發展。太陽能成為新能源研究的熱點之一。然而，太陽能光伏組件電源穩定性不高，溫度、光照和負載的變化均會引起太陽能光伏電池輸出功率的變化。為提高太陽能利用效率，需要對其進行人為的調控。目前常用的提高光伏電池利用率的方法，有利用最大功率點跟蹤算法、提高光伏材料效率、優化光伏陣列結構及位置等。

其中最大功率點跟蹤(MPPT)技術廣泛應用于光伏(PV)系統中，以光伏陣列的峰值功率運行，峰值功率取決于太陽能和環境溫度，傳統的MPPT方法依據判斷方法和準則的不同被分為開環和閉環MPPT方法。實際上，外界溫度、光照和負載的變化對光伏電池輸出特性的影響呈現出一些基本的規律，比如光伏電池的最大功率點電壓與光伏電池的開路電壓之間存在近似的線性關系，基于這些規律，可提出一些開環的MPPT控制方法，如定電壓跟蹤法，短路電流比例系數法和插值計算法等。閉環MPPT方法則通過對光伏電池輸出電壓和電流值的實時測量與閉環控制來實現MPPT，使用最廣泛的自尋優類算法即屬于這一類。典型的自尋優MPPT算法有擾動觀察法和電導增量法兩種。

在所有MPPT方法中，擾動與觀測(PO)和增量電導(InC)?算法應用最為廣泛，主要是因為它們簡單且易于實現。然而，這兩種算法都存在連續穩態振蕩的缺點，并且在輻射快速變化的情況下跟蹤速度慢，效率低下。

發明內容

本發明的目的是提供一種改進PO法消除光伏發電系統穩態振蕩的控制方法，解決了在光照強度連續變化時，擾動觀察法在穩態時持續振蕩，導致能量損耗，系統輸出電壓不穩定、紋波較大的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種改進PO法消除光伏發電系統穩態振蕩的控制方法，具體包括如下步驟：

步驟1，啟動MPPT控制系統；

步驟2，通過電壓傳感器和電流傳感器，分別采集MPPT控制系統起動后當前k時刻光伏板的輸出電流I_pv(k)和輸出電壓V_pv(k)，并通過A/D轉換模塊輸入控制器，進行相關計算；

步驟3，根據dV判斷是否判斷dI，根據判斷結果輸出占空比至存儲空間；

步驟4，判斷dV，根據判斷結果輸出占空比至存儲空間；

步驟5，由小到大進行排列，并判斷存儲空間數值是否存在與當前占空比數值相等值，根據判斷結果來判定MPPT控制系統是否達到穩定狀態，決定是否定占空比輸出。

本發明的特點還在于：

步驟2的具體過程為：

步驟2.1，采用如下公式(1)計算當前k時刻的光伏板輸出功率?P_pv(k)：