恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新型的恒压结合变步长电导增量的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法，包括步骤：获取光伏板的开路电压Uoc、输出电压Upv及输出电流Ipv；先采用恒压法快速逼近最大功率点(MPP)；再采用变步长的电导增量法，根据P‑U曲线的变化关系来确定相对应的电压调整步长，精确地跟踪最大功率点。本发明专利技术实施例的控制方法很好的处理了最大功率点跟踪过程中，跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾，能在复杂的环境下，快速稳定地跟踪光伏板的最大功率点。

【技术实现步骤摘要】
恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法
本专利技术涉及光伏发电
，具体涉及一种恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法。
技术介绍
随着世界能源危机的不断加剧，以太阳能光伏发电为代表的各种新能源发电技术飞速发展，众多国家已将光伏发电作为可再生能源发展的重点。光伏板的输出功率与电池温度、光照强度以及负载变化密切相关，且呈现强非线性特性。但光伏板在一个特定的环境下，存在一个唯一的最大功率输出点(MPP)，为了充分利用光伏板的能量，业内基本上采用最大功率点输出跟踪控制方法(MPPT)。近年来，各种MPPT控制方法被提出，主要包括：开路电压法(OCV)、恒定电压法(CVT)、扰动观察法(P&O)、电导增量法(INC)、基于人工智能的各种MPPT算法等。其中，INC被认为具有稳态波动小、动态追踪快、环境适应强等特点而被广泛应用。传统的INC一般采用定步长控制，这种模式无法平衡动态性能和稳态性能：当选取小步长时，稳态波动会小，但动态追踪的速度就慢了；而选取大步长时，动态追踪的速度会快，但稳态时波动会变大。如何兼顾动态时的快速和稳态时精度，从而充分发挥光伏板的输出功率，已成为光伏发电技术的重要议题。
技术实现思路
本专利技术提供一种恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法，使光伏板能够在各环境下快速地追踪到最大功率输出点并且稳定在该点附近运行。本专利技术提供一种恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法，包括步骤：A：运行前获取光伏板开路电压Uoc，运行时实时获取光伏板的输出电压Upv及输出电流Ipv；B：先采用恒压法，将0.78Uoc作为目标电压给定Uref，待光伏板当前输出电压Upv接近给定电压Uref后，切换到电导增量法；C：此次检测到的输出电压Uk减去上一次检测到的输出电压Uk-1，得到电压偏差dU；输出电流Ik减去上一次检测到的输出电流Ik-1，得到电流偏差dI，由此可得功率偏差dP，用作电导增量法的计算控制；D：功率偏差dP除以电压偏差dU后取绝对值，再乘以一个合适的系数N，将该值作为系统每次调整占空比的变化量，形成变步长电导增量法；E：判断dI/dU+I/U的值，当其大于零时，系统处于MPP左侧，应增大给定电压Uref；当其小于零时，系统处于MPP右侧，应减小给定电压Uref；当其等于零时，系统处于MPP，应保持给定电压Uref。上述技术方案可以看出，由于本专利技术实施例采用恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方式，实现光伏板的最大功率跟踪输出，因此本专利技术实施例的控制方法与传统的控制方法相比，追踪快速，稳定可靠。在启动阶段，采用了恒压控制，便于光伏板快速地追踪至最大功率点附近。在接近最大功率点附近后，系统自动切换到变步长的电导增量法控制，实现最大功率点跟踪的同时，也减小了在最大功率点附近的波动损耗，且在环境条件突变时，变步长的控制方式，能快速响应并追踪到该环境下的最大功率输出点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例中恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法的流程图；图2为本专利技术实施例中光伏系统MPPT的原理框图；图3为本专利技术实施例中恒压法MPPT实现的流程图；图4为本专利技术实施例中变步长电导增量MPPT实现的流程图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法，如图1所示，该方法包括：步骤11：运行前获取光伏板开路电压Uoc，运行时实时获取光伏板的输出电压Upv及输出电流Ipv。本步骤中，利用电流传感器采集光伏板输出电流Ipv，利用电压传感器采集光伏板开路电压Uoc以及输出电压Upv，再通过计算可得光伏板的输出功率P；步骤12：先采用恒压法，将0.78Uoc作为目标电压给定Uref，调节系统的占空比D。步骤13：判断光伏板的输出电压Upv和目标电压Uref之间的偏差是否在设定偏差范围内。如果是，则执行步骤14，切换到电导增量法进行调节。如果否，则调整占空比D，重新检测判断。步骤14：通过实时检测光伏板前后两次的输出电压Uk、Uk-1以及输出电流Ik、Ik-1,算出前后两次的输出功率Pk、Pk-1，以及各个变化量dU、dI、dP。根据电导增量法的原理以及P-U曲线的变化关系，对占空比进行变步长调节，从而可解决最大功率跟踪时，稳态精度高和动态响应快之间的矛盾。下面将结合公式对本专利技术实施例中的控制方法做出具体介绍。如图2所示，光伏系统运行前，通过电压传感器一直采样光伏板的开路电压Uoc，启动后，先采用恒压法，让其快速逼近最大功率输出点。此时光伏板输出的目标电压Uref由式1确定。Uref＝0.78*Uoc式1在此过程中，通过调整占空比，使光伏板实际的输出电压Uk接近Uref。当两者之间的偏差在设定偏差ξ范围内时，系统自动切换到变步长电导增量法。具体流程图如3所示。如图2所示，通过电压传感器和电流传感器，分别测量可得前后两次的输出电压Uk、Uk-1以及输出电流Ik、Ik-1，从而可求得前后两次的输出功率Pk、Pk-1，通过式2可求得各变量的变化值。由光伏特性可知，光伏特性的P-U曲线是单峰曲线，存在唯一的最大功率点(MPP)，且在峰值点处有式3所示关系。由式3可得电导增量法的判断依据如式4所示。本专利技术实施例中的每次调整占空比的变化量ΔD，由式5计算可得，式中N为适合系统的一个常数，即采用了变步长的方式。由以上公式，结合图4所示的变步长电导增量MPPT实现的流程图，最终实现了变步长电导增量MPPT的功能。本专利技术的控制方法与传统的控制方法相比，跟踪快速，稳定可靠。采用了恒压法启动，极大地提高了跟踪至最大功率点附近的效率；变步长电导增量的使用，使得光伏系统能在外界因素变化导致P-U曲线变化时，自动调节步长的大小：离MPP较远时，大步长能使其快速逼近；接近MPP时，小步长能使其稳定收敛。从而解决稳态和动态之间的矛盾，减少光伏系统的损耗，提高能量利用率。以上对本专利技术实施例所提供的恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本专利技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法，其特征在于，包括步骤：A：运行前获取光伏板开路电压Uoc，运行时实时获取光伏板的输出电压Upv及输出电流Ipv；B：先采用恒压法，将0.78Uoc作为目标电压给定Uref，待光伏板当前输出电压Upv接近给定电压Uref后，切换到电导增量法；C：此次检测到的输出电压Uk减去上一次检测到的输出电压Uk‑1，得到电压偏差dU；输出电流Ik减去上一次检测到的输出电流Ik‑1，得到电流偏差dI，由此可得功率偏差dP，用作电导增量法的计算控制；D：功率偏差dP除以电压偏差dU后取绝对值，再乘以一个合适的系数N，将该值作为系统每次调整占空比的变化量，形成变步长电导增量法；E：判断dI/dU+I/U的值，当其大于零时，系统处于MPP左侧，应增大给定电压Uref；当其小于零时，系统处于MPP右侧，应减小给定电压Uref；当其等于零时，系统处于MPP，应保持给定电压Uref。

【技术特征摘要】
1.恒压结合变步长电导增量的MPPT控制方法，其特征在于，包括步骤：A：运行前获取光伏板开路电压Uoc，运行时实时获取光伏板的输出电压Upv及输出电流Ipv；B：先采用恒压法，将0.78Uoc作为目标电压给定Uref，待光伏板当前输出电压Upv接近给定电压Uref后，切换到电导增量法；C：此次检测到的输出电压Uk减去上一次检测到的输出电压Uk-1，得到电压偏差dU；输出电流Ik减去上一次检测到的输出电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩峰，
申请(专利权)人：江苏吉泰科电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32