一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，首先假定光伏系统起始工作点位置位于点P1处，从光伏阵列P‑V曲线右侧向左开始追踪；每次追踪的功率增量和电压增量分别为ΔP、ΔV，假定下一个移动的位置为P2'，根据此时的负载线，追踪的工作点移动至与P‑V曲线的交点P2处，重复完成上述过程若干次后，工作点达到右侧第一个最大功率附近处，再次重复步骤S2过程并计算出下一个追踪的工作点Pm；工作点再直接移动至光伏阵列短路电流附近，从光伏阵列左侧向右开始追踪，直到追踪工作点的电压超过P

A multi peak maximum power tracking method based on power increment method

The invention discloses a method based on the power increment of multi peak maximum power tracking method, first assume that the PV system starting position is at the point of P1, from P photovoltaic array V of the right to left track; each track the power increment and voltage increment respectively Delta P, Delta V, under the assumption of a the mobile location is P2', according to the load line, track working point moves to P V and curve intersect at P2, repeat the process a number of times after the completion of the work, to the right of the first one near the maximum power, repeat step S2 process and calculate the working point of tracking the next Pm; near the working point directly moves to the short circuit current of PV array, from the left to start tracking photovoltaic array, tracking the working point of the voltage until more than P

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法
本专利技术涉及光伏系统的最大功率跟踪，特别涉及一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法。
技术介绍
当光伏阵列没有发生遮挡时，其P-V曲线上仅有一个单独的最大功率点(MaximumPowerPoint，MPP)，如图1所示。此时，传统的最大电功率追踪算法(MaximumPowerPointTracking，MPPT)，如扰动观察法(Perturb&Observe，P&O)、电导增量法(IncrementalConductance，INC)、Beta法等，可以有效地追踪到其MPP。但是，当光伏阵列发生局部遮挡时，如图2所示，其P-V曲线上会出现多个局部最大功率点(LocalMaximumPowerPoint，LMPP)和一个全局最大功率点(GlobalMaximumPowerPoint，GMPP)。此时，传统的MPPT算法可能使光伏系统工作于某一个LMPP而非GMPP，从而导致光伏阵列无法输出其最大功率。为了能够解决这问题，很多GMPPT算法被提出。其中，大多数的GMPPT算法基于0.8Voc的算法模型，其中，代表作为H.Patel所提出的算法，其追踪流程如图2所示。假定光伏系统起始工作点为点A，然后H.Patel算法会先找到距离点A最近的第一个峰值，如图3深色箭头所示。当算法找到第一个LMPP时，由于每个峰值之间的距离约等于0.8Voc，此时，工作点的电压将减小0.8Voc，其然后会移动到点B，从而跳出右侧的峰值继而追踪下一个峰值。此后，算法追踪流程大致遵从点A→点B→点C顺序依次移动。当系统达到最左侧的峰值时，会根据之前所找到的峰值功率进行判断，选出全局最大功率点GMMP，并使系统稳定在此GMPP的位置上。H.Patel算法优点在于简单明了。但是，其缺点主要有以下两点：1.可能存在误判的现象。例如，当算法准备跳出当前峰值所在区间时，由于噪音或者其他因素，工作点可能无法准确跳至下一个峰值所在区域，如图3点D所示。此时，由于D点仍处在上一个峰值所在的区间，因而算法会发生误判，使得工作点遵循浅色箭头所指方向，回到原来的峰值，从而错过下一个峰值，即GMPP。由于此类误判现象的发生，可能会导致整个光伏阵列无法输出其最大功率。2.追踪速度慢，效率低。在实际情况下，光伏阵列可能产生5、6个甚至数十个峰值。此时，H.Patel算法将不得不依次对这些峰值进行追踪，从而大大增加追踪时间，减小追踪效率。
技术实现思路
本专利技术目的是：相对于H.Patel算法以及其他基于0.8Voc的算法，本专利技术提出提供一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，此方法不仅简单明了，且追踪速度快，效率高。本专利技术的技术方案是：1.一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，包括：S1、首先假定光伏系统起始工作点位置位于点P1处，功率和电压分别为P(1)和V(1)，从光伏阵列P-V曲线右侧向左开始追踪；S2、每次追踪的功率增量和电压增量分别为ΔP、ΔV，且均大于0，假定下一个移动的位置为P2'，功率和电压分别为P(k+1)＝P(k)+ΔP、V(k+1)＝V(k)-ΔV，k为工作点序列；并根据此时的负载线，追踪的工作点移动至与P-V曲线的交点P2处；S3、重复完成步骤S2过程若干次后，工作点达到Pm-1处，再次重复步骤S2过程并计算出下一个追踪的工作点Pm；若此时Pm的功率小于Pm-1的功率，工作点直接移动至光伏阵列短路电流附近，即Pm+1；S4、当工作点移动至Pm+1时，从光伏阵列左侧向右开始追踪，其过程中P(k+1)＝P(k)+ΔP、V(k+1)＝V(k)+ΔV，当工作点达到Pn时，如果Pn的电压超过Pm，确定已经完成整个光伏阵列的搜索，继而开始判断最大功率点GMPP所处的位置；此时开始使用P&O法来维持算法工作在GMPP附近。优选的，步骤S2中，工作点Pk+1'的电流为I(k+1)＝P(k+1)/V(k+1)，电阻R(k+1)＝V(k+1)/I(k+1)，再根据公式计算工作点Pk+1'所对应的占空比，其中Rload为负载电阻；由于Pk+1'并不在光伏阵列的曲线上，因此根据此时的负载线，工作点实际应移动至Pk+1处。优选的，步骤S3中，Pm的功率小于Pm-1的功率时，将当前工作点电压设置为Vbound；然后占空比直接设定为系统工作下线占空比Dlow，工作点移动至即Pm+1。优选的，步骤S4中，当工作点达到Pn时，由于Pn的电压超过Vbound，因此使算法确定已经完成整个光伏阵列的搜索，继而开始判断最大功率点GMPP所处的位置，开始使用P&O法来维持算法工作在GMPP附近。优选的，最大电功率跟踪过程中还设置算法状态变量Flag，Flag初始设为1，即表示从光伏阵列右侧开始追踪，当Flag设为2时，则表示从光伏阵列左侧开始追踪，设为0时表示完成整个光伏阵列的搜索并采用P&O法来维持算法工作在GMPP附近。本专利技术的优点是：本专利技术基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，相对于H.Patel算法以及其他基于0.8Voc的算法，本专利技术方法不仅简单明了，且追踪速度快，效率高。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为无阴影遮挡光伏阵列的I-V曲线和P-V曲线；图2为有阴影遮挡光伏阵列的I-V曲线和P-V曲线；图3为基于0.8Voc的算法模型的H.Patel算法的追踪流程；图4为本专利技术基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法的流程图；图5为实施例中从光伏阵列右侧的P1工作点开始追踪的示意图；图6为实施例中追踪工作点达到右侧第一个峰值附近的示意图；图7为实施例中从光伏阵列左侧的P5工作点开始追踪以及找到GMPP的示意图；图8为实施例中的系统结构图。具体实施方式如图4所示，为本专利技术基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法的流程图，具体如下。1、算法初始化。对ΔP、ΔV、Dlow以及Rload的值进行初始化，同时设置Flag等于1。其中ΔP、ΔV为功率增量和电压增量，相当于传统MPPT算法的步长；Dlow为系统工作下线，一般对应光伏阵列短路电流附近；Rload为负载电阻，一般为定值；Flag为算法状态变量，初始设为1，即表示从光伏阵列右侧开始追踪，当Flag设为2时，则表示从光伏阵列左侧开始追踪，设为0时表示完成整个光伏阵列的搜索并采用P&O法来维持算法工作在GMPP附近。2、算法具体追踪流程。S1、假定光伏系统起始位置位于点P1处，如图5所示。此时，Flag等于1且ΔP大于0，因此算法应通过分支(A)。S2、然后，假定下一个移动的位置为P2'，而其功率及电压可根据当前功率P(k)、电压V(k)和ΔP、ΔV进行计算，进而求得Rpv,new，其可对应图5所示的负载线(LoadLine)。最后，根据公式可求得P2'所对应的占空比。由于P2'并不在光伏阵列的曲线上，因此根据此时的负载线，工作点实际应移动至P2处。S3、假定当算法重复完成上述步骤2过程若干次后，工作点达到右侧第一个峰值附近，即点P3。此时，算法将再次重复步骤2过程并计算出下一个移动的位置为P4'。同样，由于P4'并不在光伏阵列的曲线上，因此根据此时的负载线，工作点实际应移动至P4处，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，其特征在于，包括：S1、首先假定光伏系统起始工作点位置位于点P1处，功率和电压分别为P(1)和V(1)，从光伏阵列P‑V曲线右侧向左开始追踪；S2、每次追踪的功率增量和电压增量分别为ΔP、ΔV，且均大于0，假定下一个移动的位置为P2'，功率和电压分别为P(k+1)＝P(k)+ΔP、V(k+1)＝V(k)‑ΔV，k为工作点序列；并根据此时的负载线，追踪的工作点移动至与P‑V曲线的交点P2处；S3、重复完成步骤S2过程若干次后，工作点达到Pm

【技术特征摘要】
1.一种基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，其特征在于，包括：S1、首先假定光伏系统起始工作点位置位于点P1处，功率和电压分别为P(1)和V(1)，从光伏阵列P-V曲线右侧向左开始追踪；S2、每次追踪的功率增量和电压增量分别为ΔP、ΔV，且均大于0，假定下一个移动的位置为P2'，功率和电压分别为P(k+1)＝P(k)+ΔP、V(k+1)＝V(k)-ΔV，k为工作点序列；并根据此时的负载线，追踪的工作点移动至与P-V曲线的交点P2处；S3、重复完成步骤S2过程若干次后，工作点达到Pm-1处，再次重复步骤S2过程并计算出下一个追踪的工作点Pm；若此时Pm的功率小于Pm-1的功率，工作点直接移动至光伏阵列短路电流附近，即Pm+1；S4、当工作点移动至Pm+1时，从光伏阵列左侧向右开始追踪，其过程中P(k+1)＝P(k)+ΔP、V(k+1)＝V(k)+ΔV，当工作点达到Pn时，如果Pn的电压超过Pm，确定已经完成整个光伏阵列的搜索，继而开始判断最大功率点GMPP所处的位置；此时开始使用P&O法来维持算法工作在GMPP附近。2.根据权利要求1所述的基于功率增量法的多峰值最大电功率跟踪方法，其特征在于，步骤S2中，工作点Pk+1'的电流为I(k+1)＝P(k+1)/V(k+1)，电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星硕，文辉清，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32