光伏发电系统中最大功率点跟踪控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能光伏发电过程最大输出功率的控制算法，特别是光伏发电系统中最大功率点跟踪控制方法，通过先选定一个定功率从而将输出功率分成两部分，在距离给定的定点功率较远处采用切线式跟踪算法，在距离给定点较近处采用扰动式跟踪算法。这种方法既能在稳态时减少功率损失，又能在外界环境剧烈变化时提高动态响应和系统稳定性，同时也缩短了寻找最大功率点的时间，从而可以达到预定的控制效果，不仅解决了传统扰动电压法的步长选取问题，同时也明显的减小了搜寻最大功率点的时间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种太阳能光伏发电过程最大输出功率的控制算法，特别是，通过先选定一个定功率从而将输出功率分成两部分，在距离给定的定点功率较远处采用切线式跟踪算法，在距离给定点较近处采用扰动式跟踪算法。这种方法既能在稳态时减少功率损失，又能在外界环境剧烈变化时提高动态响应和系统稳定性，同时也缩短了寻找最大功率点的时间，从而可以达到预定的控制效果，不仅解决了传统扰动电压法的步长选取问题，同时也明显的减小了搜寻最大功率点的时间。【专利说明】
本专利技术涉及一种太阳能光伏发电过程最大输出功率的控制算法，特别是。
技术介绍
光伏发电是太阳能推广应用的主要方法，而对于光伏发电站来说，通过控制保证系统始终工作于输出最大功率状态意义重大。 扰动观测法是一种通过自寻优方法实现最大功率输出，也是应用较为广泛的一种方法。由于电池的输出功率和电压曲线具有非线性特性，因此扰动观测法的工作原理是:首先在光伏电池的某一参考电压下测得其输出功率，然后在此电压下给定一个正向的扰动电压，测出对应的输出功率，最后再比对两次所测得的功率大小，若第二次测得的功率大于第一次测得的功率，则最大功率点必位于当前工作点的右侧，所以可采取继续增加正向的扰动电压方法寻找，否则最大功率点位于当前工作点的左侧，增加反向的扰动电压。如此循环，直到输出功率稳定在一个小范围内，即可认为达到了最大功率点。 扰动电压法虽然控制策略简单，容易实现。但如何选取一个合适的步长，使光伏发电系统快速的找寻到最大功率点成为亟待解决的问题。因为当步长选的过小时，相应的最大功率点附近的波动较小，但系统搜寻最大功率点所需的时间变长；若步长选取的较大，虽然系统搜寻最大功率点所需的时间变短，但是相应的最大功率点附近的波动变大。 由于太阳光照强度、方向和天气等工作条件的连续变化等因素直接影响着输出功率参数变化，所以光伏发电站功率输出始终工作在动态过程而成为时间的连续函数。而实际工程中则要求在工程误差允许范围内将此连续变化的动态功率输出变换分割成一个一个相对应的最大“稳态”功率输出，且这种“稳态”持续时间越长则系统输出最大功率的效率越高，而一个“稳态”持续时间的长短则主要取决于系统对于最大功率输出点的寻找和判断的快慢。所以尽可能减小判断时间而快速的进入新条件下处于最大功率输出状态的“稳态”工作状态。即在工作条件连续变化的情况下，保证系统实时快速进入最大的电能输出工作状态，对于大规模光伏发电站很有实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种，这种方法不仅解决了传统扰动电压法的步长选取问题，同时也明显的减小了搜寻最大功率点的时间。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:包括以下步骤: I)采集太阳能电池板某一最大功率点记为基准功率Ptl ； 2)采样当前工作电压U1、工作电流I1，记为(U1, I1),记当前功率为P1, 增加正向扰动电压A1，采集此时工作电压U2、工作电流I2，记为(U2，I2)，记当前功率为P2，判断Ip1 — P2 I < ε是否成立； 3)当IP1-P2 I < ε成立时，进入步骤9);当P1 - P2 I < ε不成立时，判断！P1-P。I〈ε是否成立； 4)当IP1-P。I < ε成立，进入步骤5);当！P1-P。I < ε不成立，判断P1^tl是否成立，若成立则进入步骤5)，若不成立，则进入步骤6)； 5)采用扰动观测法，判断P2是否大于？1，若大于，则继续增加正向的扰动电压A1,直到|Pk —Plri I < ε ;若小于，则继续增加反向的扰动电压A1，直到|pk —Ph I <ε ; 6)判断Pk和Ph的大小，增加扰动电压Λ i，采集(Uk+1，Ik+1)、(Uk+2，Ik+2)，并判断是否存在|Pk+2 — Pk+1 I <ε是否成立，若成立则进入步骤9)，若不成立则进入步骤7)； 7)采用切线法变步长式控制算法，令 P = P, Pk-Pk-X (υ ν ) = ρ_ρ 计算U值，将参考电压调整为U = uk+1，采集此时的 Uk-Uk^ k) k， 工作电压和工作电流(Uk+1，Ik+1)，记功率为Pk+1，并判断Ipq — Pk+1 I < ε是否成立； 8)若|PQ —Pk+1 I < ε成立，则进入步骤5)，若I P。一 Pk+1 I < ε不存在，则进入步骤6)； 9)返回至步骤2)执行。 进一步的，所述步骤6)，判断Pk和Plri的大小，若PPPlri，则最大功率点位于当前工作点的右侧，增加正向的扰动电压Λ i，采集(Uk+1，Ik+1)、(Uk+2，Ik+2)，并判断是否存在|Pk+2 —Pk+1 I <ε是否成立，若成立则进入步骤9)，若不成立则进入步骤7)； 若PkJk+则最大功率点位于当前工作电压的左侧，增加反向的扰动电压Λ i，采集(Uk+1，Ik+1)、(Uk+2，Ik+2)，并判断|Pk+2 —Pk+1 I < ε是否成立，若成立则进入步骤9)，若不成立则进入步骤7)。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:通过先选定一个定功率从而将输出功率分成两部分，在距离给定的定点功率较远处采用切线式跟踪算法，在距离给定点较近处采用扰动式跟踪算法。这种方法既能在稳态时减少功率损失，又能在外界环境剧烈变化时提高动态响应和系统稳定性，同时也缩短了寻找最大功率点的时间，从而可以达到预定的控制效果，不仅解决了传统扰动电压法的步长选取问题，同时也明显的减小了搜寻最大功率点的时间。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术流程图； 图2为本专利技术Ptl位于P-V曲线上侧时，P0与P-V曲线关系图； 图3为本专利技术Ptl与P-V曲线近似相切时，P0与P-V曲线关系图； 图4为本专利技术Ptl与P-V曲线相交时，P0与P-V曲线关系图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。 参见图1，本专利技术提供的方法包括以下步骤: I)采集太阳能电池板某一最大功率点记为基准功率Ptl ； 2)采样当前工作电压U1、工作电流I1，记为(U1, I1),记当前功率为P1, 增加正向扰动电压A1, A1可以根据实际工况取比较小的值，采集此时工作电压U2、工作电流I2，记为(U2，I2)，记当前功率为P2，判断IP1 — P2 I < ε是否成立； 3)当IP1-P2 I < ε成立时，进入步骤9);当P1-P2 I < ε不成立时，判断！P1-P。I〈ε是否成立； 4)当IP1-Ptl I <ε成立，说明第一次采集点P1距离P。较近，进入步骤5);当IP1-Po I <ε不成立，说明第一次采集点P1距离Ptl较远，判断PAPtl是否成立，若成立则进入步骤5)，若不成立，则进入步骤6)； 5)采用扰动观测法，判断P2是否大于？1，若大于，则继续增加正向的扰动电压A1,得到第k次、第k-ι次的功率，直到IPk-Plri I <ε ;若小于，则继续增加反向的扰动电压A1，直到 |Pk —Ph I <ε 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统中最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集太阳能电池板某一最大功率点记为基准功率P0；2)采样当前工作电压U1、工作电流I1，记为(U1，I1)，记当前功率为P1，增加正向扰动电压Δ1，采集此时工作电压U2、工作电流I2，记为(U2，I2)，记当前功率为P2，判断|P1－P2︱<ε是否成立；3)当|P1－P2︱<ε成立时，进入步骤9)；当|P1－P2︱<ε不成立时，判断|P1－P0︱<ε是否成立；4)当|P1－P0︱<ε成立，进入步骤5)；当|P1－P0︱<ε不成立，判断P1>P0是否成立，若成立则进入步骤5)，若不成立，则进入步骤6)；5)采用扰动观测法，判断P2是否大于P1，若大于，则继续增加正向的扰动电压Δ1，直到|Pk－Pk‑1︱<ε；若小于，则继续增加反向的扰动电压Δ1，直到|Pk－Pk‑1︱<ε；6)判断Pk和Pk‑1的大小，增加扰动电压Δ1，采集(Uk+1，Ik+1)、(Uk+2，Ik+2)，并判断是否存在|Pk+2－Pk+1︱<ε是否成立，若成立则进入步骤9)，若不成立则进入步骤7)；7)采用切线法变步长式控制算法，令P=P0Pk-Pk-1Uk-Uk-1(U-Uk)=P-Pk,]]>计算U值，将参考电压调整为U＝Uk+1，采集此时的工作电压和工作电流(Uk+1，Ik+1)，记功率为Pk+1，并判断|P0－Pk+1︱<ε是否成立；8)若|P0－Pk+1︱<ε成立，则进入步骤5)，若|P0－Pk+1︱<ε不存在，则进入步骤6)；9)返回至步骤2)执行。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁铎，南艳子，刘嫣，张博，赵东旭，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61