一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法技术方案

本发明专利技术涉及到了光伏电池MPPT最大功率点追踪技术领域。本发明专利技术主要解决的是光伏电池在外部环境(温度、光照强度等)发生改变的时候，光伏电池的工作点随即发生变化，电池此时的输出功率不是最大，因此基于该情况下提出了一种基于电导增量法MPPT控制策略下的电路模型的方框图，如图1所示。模型主要包括以下几个方面：光伏电池阵列，电流检测电路，电压检测电路，MPPT控制模块，DC/DC转换电路，驱动电路，控制电路，充电器，蓄电池，过放电保护电路等。本发明专利技术具有实用性比较强，运用范围比较广，系统稳定性比较好，抗干扰能力比较强等优点。抗干扰能力比较强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法


[0001]一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法属于光伏太阳能系统领域，具体涉及到一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制算法。

技术介绍

[0002]影响光伏电池的输出功率有很多种因素，光照强度、负载、环境的温度等都会让它的输出改变。MPPT技术的目的就是让光伏电池的输出在各种条件下都能最大化，效率最高。我们知道，光伏电池的输出曲线表现为非线性的特点，受到环境的温度、光照强度的影响最为明显。无论光伏电池处在何种因素下，都会存在一个特定的最大功率点。除此之外，太阳能光伏电池的输出特性还受到外接负载的影响。从电路的知识中我们知道，当电池内部的等效阻抗与外部阻抗相匹配时，此时光伏电池的输出功率为最大，效率最高，负载的伏安特性曲线与光伏电池的最大功率点的曲线重合或接近重合。所以，为了提高光伏电池的输出效率，一个非常重要的方法就是实时改变系统的负载特性，换句话说就是改变光伏电池的工作点，使之在不同的环境温度和太阳光照射强度下都能够使光伏电池在功率最大点附近，这一过程就是最大功率点跟踪的过程(MPPT过程)。
[0003]为了在有限的条件下最大限度利用太阳能光伏电池，让它的输出功率最大化，发出更多的电能，采取的方法就是在太阳能光伏发电系统再加一个MPPT控制算法，来让负载阻抗与光伏发电系统的阻抗实现匹配。
[0004]综上可述，在光伏发电系统中，首先就是要实时检测光伏发电系统的输出功率，然后通过MPPT控制算法预测在当前状态下的最大功率点的位置，最后就是通过改变当前系统的阻抗或者电压、电流等参数来满足输出功率最大的要求。因此，不论外界的环境温度、光照的强度等因素如何变化，还是内部电池的温度变化使得输出功率变小，都会使得光伏电池一直运行在最大输出工作点，提高了整个系统的电能转换效率。
[0005]本专利技术确定光伏发电系统控制模块必须要考虑到以下几个问题：
[0006](1)控制算法的难易程度
[0007](2)系统稳态运行效率
[0008](3)系统抗干扰能力
[0009](4)动态的响应能力
[0010]电导增量控制法的原理与干扰扰动法的原理差不多，前者也采用了电压参考值设定变化的原理来进行最大功率点跟踪。因为此控制法在最大功率点的位置上电导的判据是趋近于0的，所以利用电导和瞬时电导可以有效地避免在最大功率点处附近振荡，左右摇摆，这样一来就改善了系统的稳定性能。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供的是一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法，它能够很快准确地让系统在最大功率点工作，不像干扰扰动法那样会在最大功率点附近来回摆动，而且在外
界环境变化的时候，此方法也能很快地进行跟踪，系统的运行状态比较好。
[0012]本专利技术提供的是一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法，通过以下技术方案来实现：
[0013]步骤1、首先根据光伏电池的外特性，建立模拟外界环境变化的光伏电池模型；
[0014]步骤2、选择升压型DC/DC变换器(Boost电路)。
[0015]步骤3、根据电导增量法的原理，建立电导增量法MPPT的流程图。
[0016]步骤4、搭建基于电导增量法MPPT光伏系统电路模型。
[0017]进一步的，步骤1具体包括以下几个步骤：
[0018]步骤1.1、根据光伏电池的原理以及为了更好地模拟它的外特性构建了它的典型形式(采用双二极管形式)。
[0019]步骤1.2、根据光伏电池的原理，考虑到二极管P
‑
N结的特性方程，可以列出太阳能光伏电池的电流、电压特性数学模型。
[0020]步骤1.3、之后建立光伏电池的仿真模型。
[0021]进一步的，步骤2包括：
[0022]步骤2.1、根据升压型DC/DC变换器的原理，得到变换器的结构图。
[0023]步骤2.2、根据前面所述可以得到Boost电路中的电压输入方程。根据能量守恒，前后功率是相等的，进而可以得到电流输入方程。最后将二者联系得到它的等效电阻。
[0024]进一步的，步骤3包括：
[0025]步骤3.1、根据电导增量法的原理，推出光伏电池工作在最大功率点处输出功率与电压应满足的方程：式子中，G为光伏电池的输出特性曲线的电导；dG为电导G的增加数值。
[0026]步骤3.2、电压的增加数值dU
PV
和dI
PV
可以分别由ΔU
PV
和ΔI
PV
近似代替，由此可得dU
PV
(t2)≈ΔU
PV
＝U
PV
(t2)
‑
U
PV
(t1)，dI
PV
≈ΔI
PV
＝I
PV
(t2)
‑
I
PV
(t1)。
[0027]步骤3.3、由步骤3.2中的式子可以进一步的推导出最大功率点与系统的工作点的判据：则U
PV
<U
MPP
，则就需要增大参考电压达到最大功率点。反之，需要减小参考电压来达到最大功率点。
[0028]步骤3.4、根据前面所述，得到电导增量法的流程图。
[0029]进一步的，步骤4包括：根据前面所述，运用数学方程，搭建电导增量法MPPT模块。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的基于电导增量法MPPT控制策略下的光伏发电系统方框图。
[0031]图2是本专利技术的光伏电池的典型形式(双二极管形式)。
[0032]图3是本专利技术的光伏电池的简化形式。
[0033]图4是本专利技术的光伏电池仿真模型。
[0034]图5是本专利技术的升压型DC/DC变换器的结构图。
[0035]图6是本专利技术的电导增量法MPPT的流程图。
[0036]图7是本专利技术的电导增量法MPPT的电路仿真模型。
[0037]图8是本专利技术的基于电导增量法MPPT控制光伏系统电路仿真模型。
[0038]图9是本专利技术的基于电导增量法MPPT控制光伏系统的仿真结果图。
具体实施方式
[0039]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，所描述的实施实例仅仅是本专利技术一部分实施实例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施实例，都属于本专利保护的范围。
[0040]如图2所示。本实施例为了更准确的反映光伏电池的外特性，把光伏电池的模型看成一个恒电流源与一对正向二极管并联。图所示中I
ph
为光伏电池内部产生的光生电流，它是正比于太阳能光伏电池的阳光照射的面积和阳光的入射角度。I
D
为光伏电池内部产生的暗电流，它反映出了光伏电池在此时的环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、建立模拟外界环境变化的光伏电池模型如图4所示；步骤2、选择升压型DC/DC变换器(Boost电路)，用于改变光伏电池外部等效电阻与电池内部阻抗相匹配；步骤3、建立电导增量法MPPT的流程图如图6所示，并建立其电路仿真模型如图7所示。步骤4、搭建基于电导增量法MPPT控制光伏系统电路仿真模型如图8所示。2.一种光伏系统基于电导增量法MPPT控制方法，其特征在于：其步骤1主要包括：步骤1.1、根据光伏电池的原理以及为了更好地模拟它的外特性构建了它的典型形式(采用双二极管形式)，如图2所示；步骤1.2、根据光伏电池的原理，考虑到二极管P
‑
N结的特性方程，可以列出太阳能光伏电池的电流、电压特性数学模型。步骤1.3、根据理想情况下，R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：付敏，戴德鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：