一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，采用光伏电池四参数模型对光伏阵列最佳工作点进行估计，用参数Kpvi避免了正确扰动方向的丢失，其目的旨在对光伏阵列进行快速、高效地动态最大功率点跟踪，可使得光伏阵列稳定运行在最大功率点处。本发明专利技术与现有技术相比，算法概念简单、稳态功率波动少、跟踪速度快，计算复杂度低，可使得光伏阵列始终稳定运行在最大功率点处。高效率与低计算复杂度的优点，使得所述算法非常利于商业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏阵列MPPT方法，特别涉及一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法。
技术介绍
近年来，光伏发电作为太阳能应用的重要方式之一，由于清洁无污染、取之不尽、用之不完、便于分布式发电等优点，其大范围应用前景极为广阔。光伏阵列是光伏并网电站系统的关键部件，其I-V曲线由太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数等共同决定的非线性曲线，且P-V曲线易受外界环境变化而变化，最大功率点需要最大功率追踪算法(以下简称MPPT)进行实时跟踪，使光伏阵列始终工作在最大功率输出的状态下。现有技术中对光伏阵列最大功率点跟踪控制的方法很多，但效率较高的算法往往需要昂贵的处理器芯片，增加了MPPT系统成本，不利于商业化。现有MPPT控制器产品采用的技术一般是传统的扰动观察法，这种方法有三种缺点：1、追踪步长为固定值，不能随太阳能辐射强度和温度的变化而变化，自适应能力差；2、在环境相对稳定时，追踪到最大功率点时，传统的扰动观察法的功率波动较大，始终以“三阶梯”方式，上下波动；3、在太阳能辐射强度快速变化时，追踪方向容易出错，即朝最大功率点相反的方向进行追踪。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种低复杂度、高效率的基于光伏电池四参数模型的MPPT方法。本专利技术采用的技术方案是：一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，包括如下步骤：步骤10：实时采集光伏列阵的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变；步骤20：当一个算法周期结束时，判断功率突变情况，如果检测到有较大的功率突变，启动最优占空比估计算法，输出最佳占空比Dm；如果没有检测到较大功率突变，启动修正的扰动观察法,输出占空比；步骤30：无需PI控制器，将所述算法输出的占空比值直接转化为PWM占空比控制量，来控制Boost电路中的功率mosfet模块，使得光伏阵列稳定运行在该占空比下的工作状态；步骤40：重复步骤10-步骤30，动态地追踪光伏阵列的最大功率点。进一步，本次采用的MPPT方法都是基于光伏电池的四参数模型为其中所述的四参数是在STC(标准测试条件，Standard Test Condition)下，光伏电池开路电压Voc、光伏电池短路电流Isc、光伏电池最大功率点电流Im、光伏电池最大功率点电压Vm。当在非STC条件下，需要对Voc、Isc、Im、Vm四个参数进行修正。进一步，所述步骤10中实时采集光伏阵列的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变的方法为：采样光伏电池电压、电流的周期Ts＝1ms，所提出的MPPT算法周期为TMPPT＝N ms(N>1)，每隔1ms计算前后采样到的功率差ΔP＝P1-P2＝I2*V2-I1*V1，如果ΔP大于光伏电池在STC下的额定功率,即25％*Pr，则视为有较大的功率突变，标志位signDm＝1,并锁定该值直到周期TMPPT结束，下一个周期TMPPT开始之前，先清空标志位signDm＝0。进一步，所述步骤20中，如果检测到有较大的功率突变，即标志位signDm＝1，转到步骤201，即启动最优占空比估计算法；如果没有检测到较大功率突变，即标志位signDm＝0，转到步骤206，即启动修正的扰动观察法；步骤201：每隔一个算法周期TMPPT，发送一个占空比给boost电路，分别发送四个，duty(1)＝0.2，duty(2)＝0.22，duty(3)＝0.5，duty(4)＝0.52,分别采集电压、电流后，得到(V1，I1)，(V2，I2)，(V3，I3)，(V4，I4)四个工作点。步骤202：把四个工作点代入得到Kvi1与Kvi2，判断(V1，I1)、(V2，I2)、(V3，I3)、(V4，I4)、Kvi1、Kvi2是否都满足V1＞V2＞V3＞V4、I1<I2<I3<I4、Kvi1＞Kvi2：如果都满足则转到步骤203；如果至少有一个不满足，输出Dm＝Max_power{duty(1)，duty(2)，duty(3)，duty(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤10：实时采集光伏列阵的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变；步骤20：当一个算法周期结束时，判断功率突变情况，如果检测到有较大的功率突变，启动最优占空比估计算法，输出最佳占空比Dm；如果没有检测到较大功率突变，启动修正的扰动观察法,输出占空比；步骤30：无需PI控制器，将所述算法输出的占空比值直接转化为PWM占空比控制量，来控制Boost电路中的功率mosfet模块，使得光伏阵列稳定运行在该占空比下的工作状态；步骤40：重复步骤10‑步骤30，动态地追踪光伏阵列的最大功率点。

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤10：实时采集光伏列阵的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变；步骤20：当一个算法周期结束时，判断功率突变情况，如果检测到有较大的功率突变，启动最优占空比估计算法，输出最佳占空比Dm；如果没有检测到较大功率突变，启动修正的扰动观察法,输出占空比；步骤30：无需PI控制器，将所述算法输出的占空比值直接转化为PWM占空比控制量，来控制Boost电路中的功率mosfet模块，使得光伏阵列稳定运行在该占空比下的工作状态；步骤40：重复步骤10-步骤30，动态地追踪光伏阵列的最大功率点。2.根据权利要求1所述的一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，其特征在于：所述的四参数模型为其中这里所谓的四参数是在STC条件下，光伏电池开路电压Voc、光伏电池短路电流Isc、光伏电池最大功率点电流Im、光伏电池最大功率点电压Vm。当在非STC条件下，需要对Voc、Isc、Im、Vm四个参数进行修正。3.根据权利要求1所述的一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，其特征在于：所述步骤10中实时采集光伏阵列的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变的方法为：采样光伏电池电压、电流的周期Ts＝1ms，所提出的MPPT算法周期为TMPPT＝N ms(N＞1)，每隔1ms计算前后采样到的功率差ΔP＝P1-P2＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李其玉，邹忠月，续丹，王斌，陈起旭，李彤，
申请(专利权)人：三门峡速达节能新能源科技研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41