本发明专利技术公开了一种基于多步长的光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，该方法首先设定初始扰动步长。利用函数M=V*abs（dP/dV）对光伏电池P-V曲线进行分界，在最大功率点左侧区域，当函数dM/dV的值大于0时，取步长d1；当函数dM/dV的值小于0时，取步长d1*M/P。在最大功率点右侧区域，当函数M的值大于功率P时，取步长d2；当函数M的值小于功率P时，取步长d2*M/P。本发明专利技术所提的方法简单实用，利用厂家提供的光伏电池板参数就可以确定初始定步长的比例关系。本发明专利技术解决了大多数最大功率跟踪控制不能同时兼顾稳态精度和动态跟踪速度的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能光伏发电
，尤其是。
技术介绍
太阳能资源储量丰富，易于获取，清洁无污染，是一种重要的可再生能源，近年来已得到广泛的应用。光伏发电作为太阳能发电方式的一种，已经逐步成为太阳能利用的主要形式。与传统的发电方式相比，光伏发电具有结构简单、可靠性高、零排放、无噪声、体积小、寿命长等优点。 光伏发电系统的效率是光伏系统最重要指标之一，对光伏系统进行对大功率点跟踪是提高光伏系统的效率的重要途径，国内外许多学者提出了很多种最大功率点跟踪技术，常用的有恒压法、扰动观察法、电导增量法、其中恒压法只能在温度变换较小的范围内使用，是一种近似的最大功率点跟踪技术，跟踪精度不高。扰动观察法可以跟踪到最大功率点，但其受扰动步长的影响较大，当扰动步长较大时可以快速跟踪到最大功率点，但是在最大功率点处振荡较大；当扰动步长较小时，虽然在最大功率点处振荡较小，但是跟踪时间较长，跟踪速度不高。 经对现有技术文献的检索发现，High-performancealgorithms for driftavoidance and fast tracking in solar MPPT system(Pandey, A., N.DasgVptaand A.K.Mukerjee, High-performance algorithms for drift avoidance and fasttracking in solar MPPT system.1EEE Transact1ns on Energy Convers1n,2008.23(2):p.681-689.)提出一种变步长扰动观察法，能较好的兼顾系统稳态性能和动态性能。但适用范围有限，并且变步长系数确定比较麻烦。A Variable Step SizeINC MPPT Method for PV Systems (Fangrui, L., et al., A Variable Step Size INCMPPT Method for PV Systems.1EEE Transact1ns on Industrial Electronics,2008.55(7):p.2622-2628.)讨论了一种变步长电导增量法，给出了变步长的步长公式，但该方法在外界条件剧烈变化的情况下跟踪效果不是很好，变步长工作区域很小，系统一直工作在定步长状态，稳态功率损失较大；系统都工作在变步长状态，动态跟踪速度较慢，即存在“死区”问题° A Novel Improved Variable Step-Size Incremental-ResistanceMPPT Method for PV Systems(Mei, Q., et al., A Novel Improved Variable Step-SizeIncremental-Resistance MPPT Method for PV Systems.1EEE Transact1ns onIndustrial Electronics, 2011.58(6):p.2427-2434.)讨论了一种新型的变步长电导增量法，提出了一种步长分界方法和步长整定公式，但是该步长分界方法计算量较大(需要进行多次求导运算)，步长整定公式未能充分利用分界函数，同样增加了运算量，给该方法的实现带来一定难度。 针对以上不足，本专利技术综合考虑光伏系统动态性能和稳态性能，根据光伏电池生产厂家提供的光伏电池参数确定最大功率点左侧、右侧初始步长的比例关系，并利用电压与功率对电压微分乘积的绝对值对光伏特性曲线进行分界，在不同的分界区域采用不同的步长。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于多步长的光伏电池最大功率跟踪方法，能同时减少光伏系统稳态功率损失和提闻动态跟踪速度，优化光伏发电系统最大功率跟踪算法的设计步骤。 本专利技术的目的通过如下技术方案实现。 ，其包括如下步骤: (I)设定最大功率跟踪算法的初始扰动步长Cl1和d2，Clpd2分别作用于最大功率点左侧和右侧； (2)米样k时刻光伏电池输出端电压V (k)、电流I (k)； (3)求出k时刻的光伏电池输出功率P(k)，计算k时刻的光伏电池输出电压变化量 AV(k) = V(k)-V(k_l)、电流变化量 AI(k) = I(k)-1(k-l)和功率变化量 AP(k)=P(k)-P(k-1);其中V(k-l)、I(k-l)、P(k-l)为k-1时刻的光伏电池输出电压、电流和功率； (4)判断AV(k)是否为O;若为0，则判断AI(k)是否为O ;若Δ I (k) =0，不改变控制电路开关管触发脉冲的占空比D，返回继续采样；若AUkXO,说明系统当前工作在最大功率点处右侧，选取步长为Cl1，对占空比D施加负向扰动；若AI(k)>0，说明系统当前工作在最大功率点处左侧，取步长为d2，对占空比D施加正向扰动； 若判断Δ V(k)古 O,计算 G(k) = Δ I (k) / Δ V(k)+I (k)/V(k) ；^f G(k) =0,不改变占空比D值，返回继续采样；其中G (k)为电导函数；若G (k) >0，说明系统当前工作点在最大功率点左侧，对占空比D施加正向扰动，扰动步长为d2 ;若G (k)〈0，说明系统当前工作点在最大功率点右侧，对占空比D施加负向扰动，扰动步长为Cl1 ； (5)将所得占空比值与载波信号比较输出占空比为D的脉冲宽度调制信号，控制升压电路中开关管的通断，实现对最大功率的跟踪，重复步骤(2)?(4)直到k+Ι时刻系统工作在最大功率点。 进一步的，作用于最大功率点两侧的初始步长(I1和d2, _■者满足关系式4/? =VnZ(Vtje-Vm),其中Vm为标准条件即光照强度为1000W/m2，光伏电池板温度为25°C下光伏电池最大功率点电压，V。。为标准条件下光伏电池开路电压，外界环境条件变化时，该步长的比值恒定不变，为一常量。 进一步的，当系统工作点位于最大功率点左侧时，占空比D的扰动步长按如下方式整定:计算 M (k) = V (k) *abs ( Δ P (k) / Δ V (k)),设 Δ M (k) = M (k) -M (k-Ι)，判断若AM(k)/AV(k)大于 0，则取步长为 Cl1 -M AM(k)/AV(k)小于 0，取步长为 d# (k)/P (k)，其中abs()为绝对值函数。 进一步的，当系统工作点位于最大功率点右侧时，占空比D的扰动步长按如下方式整定:计算M(k) = V(k)*abs(AP(k)/AV(k))，判断若M(k)彡P(k)，则取步长为d2 ;若M (k)〈P (k)，则取步长为 d2*M (k) /P (k)。 与现有技术相比，本专利技术具有以下效果:本专利技术提供一种简单的确定初始步长关系的方法，利用相关函数对光伏P-V特性曲线分界的思想，采用两种定变步长和两种变步长跟踪光伏电池的最大功率点，提高了最大功率点跟踪的速度和稳定精度，降低了系统振荡，能快速稳定地跟踪光伏电池的最大输出功率，满足系统最大功率跟踪的要求。 【附图说明】 图1是一种基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多步长的光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)设定最大功率跟踪算法的初始扰动步长d1和d2，d1、d2分别作用于最大功率点左侧和右侧；(2)采样k时刻光伏电池输出端电压V(k)、电流I(k)；(3)求出k时刻的光伏电池输出功率P(k)，计算k时刻的光伏电池输出电压变化量ΔV(k)＝V(k)‑V(k‑1)、电流变化量ΔI(k)＝I(k)‑I(k‑1)和功率变化量ΔP(k)＝P(k)‑P(k‑1)；其中V(k‑1)、I(k‑1)、P(k‑1)为k‑1时刻的光伏电池输出电压、电流和功率；(4)判断ΔV(k)是否为0；若为0，则判断ΔI(k)是否为0；若ΔI(k)＝0，不改变控制电路开关管触发脉冲的占空比D，返回继续采样；若ΔI(k)<0，说明系统当前工作在最大功率点处右侧，选取步长为d1，对占空比D施加负向扰动；若ΔI(k)>0，说明系统当前工作在最大功率点处左侧，取步长为d2，对占空比D施加正向扰动；若判断ΔV(k)≠0，计算G(k)＝ΔI(k)/ΔV(k)+I(k)/V(k)；若G(k)＝0，不改变占空比D值，返回继续采样；其中G(k)为电导函数；若G(k)>0，说明系统当前工作点在最大功率点左侧，对占空比D施加正向扰动，扰动步长为d2；若G(k)<0，说明系统当前工作点在最大功率点右侧，对占空比D施加负向扰动，扰动步长为d1；(5)将所得占空比值与载波信号比较输出占空比为D的脉冲宽度调制信号，控制升压电路中开关管的通断，实现对最大功率的跟踪，重复步骤(2)～(4)直到k+1时刻系统工作在最大功率点。...
【技术特征摘要】
1.一种基于多步长的光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，其特征在于包括如下步骤: (1)设定最大功率跟踪算法的初始扰动步长Cl1和d2，Clpd2分别作用于最大功率点左侧和右侧； (2)采样k时刻光伏电池输出端电压V(k)、电流I (k)； (3)求出k时刻的光伏电池输出功率P(k)，计算k时刻的光伏电池输出电压变化量 AV(k) = V(k)-V(k_l)、电流变化量 AI(k) = I(k)-1(k-l)和功率变化量 AP(k)=P(k)-P(k-1);其中V(k-l)、I(k-l)、P(k-l) Sk-1时刻的光伏电池输出电压、电流和功率； (4)判断AV(k)是否为O;若为O，则判断AI(k)是否为O;若AI(k)= O，不改变控制电路开关管触发脉冲的占空比D，返回继续采样；若AIGO〈O，说明系统当前工作在最大功率点处右侧，选取步长为Cl1，对占空比D施加负向扰动；若AI(k)>0，说明系统当前工作在最大功率点处左侧，取步长为d2，对占空比D施加正向扰动； 若判断 AV(k)古0，计算6(10 = AI(k)/AV(k)+I(k)/V(k) ；^G(k) =0，不改变占空比D值，返回继续采样；其中G(k)为电导函数；若G(k) >0，说明系统当前工作点在最大功率点左侧，对占空比D施加正向扰动，扰动步长为d2 ;若6(10〈0，说明系统当前工作点在最大功率点右侧，对占空比D施加负向扰动，扰动步长为Cl1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨苹，许志荣，周东宝，李鹏，雷金勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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