一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，属于光伏发电领域。本发明专利技术基于传统扰动观察法的研究基础上，在引入自适应变步长因子，进而自适应地改变扰动步长的大小，使扰动步长可根据光伏发电系统的工作点距离最大功率点的远近自适应的调节大小，从而提高了传统扰动观察法的动态性能，且避免了系统出现误判现象。仿真结果表明所提MPPT方法能够快速准确地跟踪光伏发电系统的最大功率点，提高了光伏发电系统的能量转换效率。

An adaptive MPPT control strategy based on variable step size disturbance observation

【技术实现步骤摘要】
一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略
本专利技术涉及一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，属于光伏发电领域。
技术介绍
在众多可再生能源中，由于太阳能分布范围非常广，且随着现代科技的发展，太阳能无疑是当下重要的技术可开发性资源。如今，太阳能光伏发电技术已经有了长足的进步，开发利用太阳能的技术方式主要是光伏发电技术以及光伏并网等相关技术。另一方面，光伏发电系统阵列也有其不可回避的缺点，即日照强度和温度等外界环境将对其开路电压和短路电流有非常大的影响，从而导致光伏发电系统系统的工作点不断不发生变化，在一定程度上降低了系统的光伏发电效率。近年来，现代控制技术取得了长足的进步和发展，目前很有很多较成熟的算法，诸如恒定电压法、扰动观察法和电导增量法等多种MPPT算法得到了广泛的应用，但这些算法都也各自存在一些缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，以用于跟踪光伏发电系统的最大功率点。本专利技术的技术方案是：一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，包括如下步骤：Step1、首先检测光伏阵列的输出电压U(n)、输出电流I(n)，进行计算P(n)＝I(n)*U(n)；进一步求解ΔU(n)＝U(n)-U(n-1)、ΔP(n)＝P(n)-P(n-1)；Step2、判断ΔU(n)是否为0：若ΔU(n)为0，则计算U(n-1)＝U(n)、P(n-1)＝P(n)、Vref(n-1)＝Vref(n)；若ΔU(n)不为0，此时需要判断ΔU(n)大于0还是小于0：若ΔU(n)大于0，则执行步骤Step3；若ΔU(n)小于0，则执行步骤Step4；Step3、进一步判断ΔP(n)是否大于0：若ΔP(n)大于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α1U(n)、P(n-1)＝β1P(n)、Vref(n-1)＝γ1Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；若ΔP(n)小于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α2U(n)、P(n-1)＝β2P(n)、Vref(n-1)＝γ2Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；Step4、进一步判断ΔP(n)是否大于0：若ΔP(n)大于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α3U(n)、P(n-1)＝β3P(n)、Vref(n-1)＝γ3Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；若ΔP(n)小于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α4U(n)、P(n-1)＝β4P(n)、Vref(n-1)＝γ4Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；上式中，自变量代表计算次数，取值为n≥1，U(n)为第n次光伏阵列的输出电压，U(n-1)为第n-1次光伏阵列的输出电压，I(n)为第n次光伏阵列的输出电流，ΔU(n)为U(n)与U(n-1)的差值，P(n)为第n次光伏阵列的输出功率，P(n-1)为第n-1次光伏阵列的输出功率，ΔP(n)为P(n)与P(n-1)的差值，Vref(n)为第n次光伏阵列的电压扰动，Vref(n-1)为第n-1次光伏阵列的电压扰动，且α∈[-1,1],β∈[-1,1],γ∈[-1,1]，α可取α1、α2、α3、α4，β可取β1、β2、β3、β4，γ可取γ1、γ2、γ3、γ4。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于传统扰动观察法的研究基础上，在引入自适应变步长因子，进而自适应地改变扰动步长的大小，使扰动步长可根据光伏发电系统的工作点距离最大功率点的远近自适应的调节大小，从而提高了传统扰动观察法的动态性能，且避免了系统出现误判现象。仿真结果表明所提MPPT方法能够快速准确地跟踪光伏发电系统的最大功率点，提高了光伏发电系统的能量转换效率。附图说明图1为光伏发电系统的P-U曲线和斜率曲线示意图；图2为自适应变步长扰动MPPT算法的流程图；图3为基于变步长扰动观察法的自适应变步长扰动MPPT算法在正弦变化光照强度下的仿真结果图；图4为传统扰动观察法在正弦变化光照强度下的仿真结果图；图5为基于传统扰动观察法稳态跟踪的仿真结果图；图6为基于变步长扰动观察法的自适应变步长扰动MPPT的算法稳态跟踪的仿真结果图。具体实施方式实施例1：如图1-6所示，一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，包括如下步骤：Step1、首先检测光伏阵列的输出电压U(n)、输出电流I(n)，进行计算P(n)＝I(n)*U(n)；进一步求解ΔU(n)＝U(n)-U(n-1)、ΔP(n)＝P(n)-P(n-1)；Step2、判断ΔU(n)是否为0：若ΔU(n)为0，则计算U(n-1)＝U(n)、P(n-1)＝P(n)、Vref(n-1)＝Vref(n)；若ΔU(n)不为0，此时需要判断ΔU(n)大于0还是小于0：若ΔU(n)大于0，则执行步骤Step3；若ΔU(n)小于0，则执行步骤Step4；Step3、进一步判断ΔP(n)是否大于0：若ΔP(n)大于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α1U(n)、P(n-1)＝β1P(n)、Vref(n-1)＝γ1Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；若ΔP(n)小于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α2U(n)、P(n-1)＝β2P(n)、Vref(n-1)＝γ2Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；Step4、进一步判断ΔP(n)是否大于0：若ΔP(n)大于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α3U(n)、P(n-1)＝β3P(n)、Vref(n-1)＝γ3Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；若ΔP(n)小于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α4U(n)、P(n-1)＝β4P(n)、Vref(n-1)＝γ4Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；上式中，自变量代表计算次数，取值为n≥1，U(n)为第n次光伏阵列的输出电压，U(n-1)为第n-1次光伏阵列的输出电压，I(n)为第n次光伏阵列的输出电流，ΔU(n)为U(n)与U(n-1)的差值，P(n)为第n次光伏阵列的输出功率，P(n-1)为第n-1次光伏阵列的输出功率，ΔP(n)为P(n)与P(n-1)的差值，Vref(n)为第n次光伏阵列的电压扰动，Vref(n-1)为第n-1次光伏阵列的电压扰动，且α∈[-1,1],β∈[-1,1],γ∈[-1,1]，α可取α1、α2、α3、α4，β可取β1、β2、β3、β4，γ可取γ1、γ2、γ3、γ4。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方案进行详细的说明。针对本专利技术所提出的控制策略建立仿真模型，光照强度按照阶跃和正弦混合变化，即在t＝0s时，光照强度设置为600W/m2，当t＝0.4s时，光照强度改变为以200为幅值，偏移量为800，频率为1.25Hz的正弦曲线。本专利技术所提MPPT算法和传统扰动观察法作用下的仿真波形分别如图3和图4所示。从图3可以看出，当光照强度按照阶跃和正弦混合变化时，特别是在t＝0s时刻的光照强度为600W/m2时，本专利技术所提自适应变步长扰动MPPT算法能够快速的实现最大功率跟踪，耗时约为0.012s，并且占空比不存在震荡现象；在t＝0.4s时刻突变为正弦变化曲线时，该算法同样在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，其特征在于：包括如下步骤：Step1、首先检测光伏阵列的输出电压U(n)、输出电流I(n)，进行计算P(n)＝I(n)*U(n)；进一步求解ΔU(n)＝U(n)‑U(n‑1)、ΔP(n)＝P(n)‑P(n‑1)；Step2、判断ΔU(n)是否为0：若ΔU(n)为0，则计算U(n‑1)＝U(n)、P(n‑1)＝P(n)、Vref(n‑1)＝Vref(n)；若ΔU(n)不为0，此时需要判断ΔU(n)大于0还是小于0：若ΔU(n)大于0，则执行步骤Step3；若ΔU(n)小于0，则执行步骤Step4；Step3、进一步判断ΔP(n)是否大于0：若ΔP(n)大于0，则进行计算

【技术特征摘要】
1.一种基于变步长扰动观察法的自适应MPPT控制策略，其特征在于：包括如下步骤：Step1、首先检测光伏阵列的输出电压U(n)、输出电流I(n)，进行计算P(n)＝I(n)*U(n)；进一步求解ΔU(n)＝U(n)-U(n-1)、ΔP(n)＝P(n)-P(n-1)；Step2、判断ΔU(n)是否为0：若ΔU(n)为0，则计算U(n-1)＝U(n)、P(n-1)＝P(n)、Vref(n-1)＝Vref(n)；若ΔU(n)不为0，此时需要判断ΔU(n)大于0还是小于0：若ΔU(n)大于0，则执行步骤Step3；若ΔU(n)小于0，则执行步骤Step4；Step3、进一步判断ΔP(n)是否大于0：若ΔP(n)大于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α1U(n)、P(n-1)＝β1P(n)、Vref(n-1)＝γ1Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；若ΔP(n)小于0，则进行计算进而依次计算U(n-1)＝α2U(n)、P(n-1)＝β2P(n)、Vref(n-1)＝γ2Vref(n)，此时到达最大功率点且保持稳定；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓磊，刘志坚，赵浩益，罗灵琳，宋琪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53