光伏发电系统最大功率点跟踪方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法及装置，所述方法包括步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数

【技术实现步骤摘要】
光伏发电系统最大功率点跟踪方法及装置
本专利技术涉及光伏发电
，特别涉及一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法及装置。
技术介绍
近年来，环境污染越发严重，人们环保理念的提高，促进了清洁可再生能源的发展。太阳能是一种取之不竭的能源，它以清洁、几乎无污染的特性越来越受到人们的重视。而如何利用它，提高工作效率是需要攻克的难点。为了使光伏发电系统输出最大功率，传统的控制方法有扰动法，但它控制精度比较低，无法得到准确的功率、电压与电流。现在随着技术的发展，新型的方法运用到了光伏系统中，常用的有模糊控制法、粒子群优化法和自适应三步长法，这三种方法虽然都可以得到较准确的最大功率，但各自也有缺点。模糊控制需要设计模糊控制规则，这无疑增加了设计的难度。而粒子群优化法对传统的粒子群速度更新进行了修改，单独限制了每一个粒子的速度，这是一个新型的方法，但它却增加了工作量。自适应三步长控制方法是在判断工作点的位置来决定采用何种步长，它涉及到判断工作点及步长的计算，这些问题也增加了系统的复杂度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有技术中存在的上述不足，提供一种新型的光伏发电系统最大功率点跟踪方法及装置。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；循环执行上述两个步骤，直至构造的新的虚拟控制函数为控制目标的函数；且在定义新的虚拟误差变量en+1时，以前一个虚拟控制函数中的一个变量作为变量，构造新的子系统的李雅普诺夫函数为n为大于等于零的整数；按照所述控制目标的函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。根据本专利技术实施例，所述光伏发电系统包括光伏电池、包含电感和升压电容的一个升压电路及MPPT控制电路。以光伏电池输出的光伏电流与光伏电压、升压电路的电感电流与升压电压作为输入变量，以占空比作为控制目标，所述方法具体包括步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；以初始虚拟控制函数中的变量作为变量，定义新的虚拟误差变量e1，构成目标子系统；构造目标子系统的李雅普诺夫函数基于满足目标子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造目标虚拟控制函数；按照目标虚拟控制函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。同时，本专利技术实施例还提供了一种光伏发电系统最大功率点跟踪装置，包括：初始子系统建立单元，用于定义虚拟误差变量e0，构成初始子系统；初始虚拟控制函数构造单元，用于构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；新子系统建立单元，用于以前一个虚拟控制函数中的一个变量作为变量，定义新的虚拟误差变量en+1，n为大于等于零的整数，构成新的子系统；目标虚拟控制函数构造单元，用于构造新的子系统的李雅普诺夫函数基于满足新的子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造新的虚拟控制函数，直至新的虚拟控制函数为控制目标的函数；控制单元，用于按照所述控制目标的函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。与现有技术相比，本专利技术提供的方法及装置具有以下优势：1)与扰动法相比，能更好的实现光伏系统最大功率点跟踪控制，有效提高了系统的跟踪速度，使光伏电池输出的电流与电压更加稳定。2)与模糊控制法、粒子群优化法、自适应三步长等新型控制法相比，本专利技术方法算法更简单，控制更加精确。3)本专利技术当达到最大功率点后基本没有波动，没有震荡，不仅提高了光伏转换效率，也节省了能量，提高了效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术光伏发电系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的光伏发电系统最大功率点跟踪方法的流程图。图3为本专利技术实施例提供的光伏发电系统最大功率点跟踪装置的组成框图。图4a、图4b分别为加入光照扰动后的光照变化波形图、加入温度扰动后温度的变化波形图。图5a、图5b分别为传统扰动法和本专利技术方法控制下的光伏电池功率的仿真波形图。图6a、图6b分别为传统扰动法和本专利技术方法控制下的光伏电池电压的仿真波形图。图7a、图7b分别为传统扰动法和本专利技术方法控制下的光伏电池电流的仿真波形图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，包括步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；循环执行上述两个步骤，直至构造的新的虚拟控制函数为控制目标的函数；且在定义新的虚拟误差变量en+1时，以前一个虚拟控制函数中的一个变量作为变量，构造新的子系统的李雅普诺夫函数为n为大于等于零的整数；按照所述控制目标的函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。上述方法为反推法，先选定光伏发电系统的控制目标(即占空比)，定义虚拟跟踪误差，构成初始子系统；建立一个Lyapunov函数，通过满足Lyapunov函数稳定性的条件，设计初始虚拟控制函数；然后对于初始虚拟控制函数，设计新的虚拟误差变量，组成新的子系统，再构造新的子系统的Lyapunov函数，设计新的虚拟控制函数，使新的子系统稳定，如此循环，通过不断设计新的虚拟误差变量，构造新的虚拟控制函数，直到构造的新的虚拟控制函数为控制目标的函数，最后通过控制目标的函数进行控制，从而保证整个光伏发电系统稳定。相应地，本专利技术还提供了一种光伏发电系统最大功率点跟踪装置，包括：初始子系统建立单元，用于定义虚拟误差变量e0，构成初始子系统；初始虚拟控制函数构造单元，用于构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；新子系统建立单元，用于以前一个虚拟控制函数中的一个变量作为变量，定义新的虚拟误差变量en+1，n为大于等于零的整数，构成新的子系统；目标虚拟控制函数构造单元，用于构造新的子系统的李雅普诺夫函数基于满足新的子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造新的虚拟控制函数，直至新的虚拟控制函数为控制目标的函数；控制单元，用于按照所述控制目标的函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。对于不同结构的光伏发电系统，具有不同的状态方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；循环执行上述两个步骤，直至构造的新的虚拟控制函数为控制目标的函数；且在定义新的虚拟误差变量en+1时，以前一个虚拟控制函数中的一个变量作为变量，构造新的子系统的李雅普诺夫函数为n为大于等于零的整数；按照所述控制目标的函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光伏发电系统包括光伏电池、包含电感和升压电容的一个升压电路，以光伏电池输出的光伏电流与光伏电压、升压电路的电感电流与升压电压作为输入变量，以占空比作为控制目标，所述方法具体包括步骤：定义初始虚拟误差变量e0，构成初始子系统；构造初始子系统的李雅普诺夫函数基于满足初始子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造初始虚拟控制函数；以初始虚拟控制函数中的变量作为变量，定义新的虚拟误差变量e1，构成目标子系统；构造目标子系统的李雅普诺夫函数基于满足目标子系统的李雅普诺夫函数稳定性的条件，构造目标虚拟控制函数；按照目标虚拟控制函数进行控制，以跟踪最大功率点，并使光伏发电系统稳定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，定义初始虚拟误差变量x1为实时光伏电压，为光伏发电系统达到最大功率时所对应的光伏电压。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光伏发电系统存在状态方程：则有初始虚拟控制函数为x2＝ipv+k1e0Cpv；定义虚拟误差变量则有目标虚拟控制函数为其中，x1是实时光伏电压，x2是实时电感电流，x3是实时升压电压，D为占空比，k1＞0，k2＞0，ipv为光伏电流,Cpv为并联于光伏电池的电容的电容值，lpv为串联于光伏电池的电感的电感值，为光伏发电系统达到最大功率时所对应的电感电流。5.一种光伏发电系统最大功率点跟踪装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹新成，王君瑞，张梦月，单祥，贾思宁，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64