一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法及系统，包括设置启动功率，以计算出初始的频率和占空比，对光伏逆变器进行启动控制；待完成启动控制之后，确定采样周期；获取每一采样周期所采集到的光伏组件输入到光伏逆变器的电压和电流，并结合每一采样周期之前一采样周期所采集到的光伏组件输入到光伏逆变器的电压和电流以及预设的功率门限值，得到当前采样周期的功率设置值，且进一步根据每一采样周期的功率设置值，计算出PWM功率器件对应输出的频率和占空比，对光伏逆变器进循环控制。实施本发明专利技术，通过采用一种新的MPPT算法来自动逼近光伏组件的最大输出功率，不仅可摒弃现有MPPT算法中无休无止的比较判断环节，还克服了跟踪速度和精度的矛盾。还克服了跟踪速度和精度的矛盾。还克服了跟踪速度和精度的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及光伏
，尤其涉及一种基于自动逼近型MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点追踪)算法的光伏逆变器控制方法及系统。

技术介绍

[0002]如图1所示，光伏控制系统都采用PWM模式，通过脉冲宽度调制方法控制功率器件的开关频率f和占空比D来实现对输出功率的控制。图1中，主流控制算法则是控制DC/DC变换器的占空比D来实现，各种不同的MPPT算法，最终转化为占空比D的不同计算方法。
[0003]有数据显示，MPPT算法的优劣程度能对光伏电池板的年发电量起到不同比例的作用(如，最优的MPPT算法起到20％～25％的提升)。除了经典的扰动观测法和电导增量法外，当前主流MPPT算法大多采用近几年才逐步发展起来的解决P
‑
V特性曲线上存在多个局部极大值现象的多峰值MPPT算法，但多峰值MPPT算法采用的仍是基于比较判断而后进行正/反向调整的机制，其实现过程是先施加控制变量而后获取控制结果，判断结果是否符合预期再进行相应调整和改变的模式。
[0004]专利技术人发现，多峰值MPPT算法一旦面临环境变化，不光因为分段实现搜索而导致跟踪速度慢，不同的分段标准还会严重影响到结果的准确性，使得光伏逆变器输出功率受到影响。同时，基于比较判断而后进行正/反向调整的机制不能直接根据采样结果自动计算和控制，且在比较判断过程上占据了算法实现的主要环节，尤其是一些算法的比较判断分支多达10余个，既违背代码实现的简洁高效原则，降低了系统的鲁棒性，也使得程序在环境快速变化时无法快速而正确的响应，容易出现误判，影响光伏逆变器输出功率的最大化。
[0005]因此，有必要对当前MPPT算法过程及其机制进行改变，寻找一种不仅能摒弃无休无止的比较判断环节，还能克服跟踪速度和精度的矛盾的新方法，来提升MPPT效率和系统输出功率。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法，通过一种新的MPPT算法来控制逆变器输出功率，不仅摒弃现有MPPT算法中无休无止的比较判断环节，还克服跟踪速度和精度的矛盾，具备实现简单、没有过于复杂的运算、稳健性好及鲁棒性好等优点。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]设置光伏逆变器的启动功率，并根据所述启动功率，计算出PWM功率器件应初始输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行启动控制；
[0009]待完成对所述光伏逆变器进行启动控制之后，确定采样周期；
[0010]获取每一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流，并结合每一采样周期之前一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器
的电压和电流以及预设的功率门限值，得到每一采样周期的功率设置值，且进一步根据每一采样周期的功率设置值，计算出PWM功率器件对应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行循环控制。
[0011]其中，所述获取每一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流，并结合每一采样周期之前一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流以及预设的功率门限值，得到每一采样周期的功率设置值，且进一步根据每一采样周期的功率设置值，计算出PWM功率器件对应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行循环控制的具体步骤包括：
[0012]获取当前采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压U
n
和电流I
n
，以及上一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压U
n
‑1和电流I
n
‑1，通过公式P
i
＝U
i
×
I
i
，计算出当前采样周期的实际功率P
n
和上一采样周期的实际功率P
n
‑1；
[0013]通过公式计算出功率变化率R
P
，并通过公式R
U
＝(U
n
‑
U
n
‑1)
×
|U
n
‑
U
n
‑1|，计算出基于电压变化平方的有符号值R
U
；
[0014]通过公式ΔS＝A
×
R
P
+B
×
R
U
，计算出调整因子ΔS，并通过公式Pc
n
＝Pc
n
‑1+ΔS，计算出当前采样周期的功率控制因子Pc
n
；其中，A、B均为固定的常量；Pc
n
‑1为上一采样周期的功率控制因子；
[0015]通过公式N＝INT(P
def
/Pc
n
)+1，计算出步长控制因子N；其中，P
def
为所述预设的功率门限值；INT函数是对除法结果进行取整；当Pc
n
＞P
def
时，N＝1；
[0016]通过公式P
set
＝N
×
Pc
n
，计算出当前采样周期的功率设置值P
set
，并根据所述功率设置值P
set
，计算出PWM功率器件对应当前采样周期应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行控制。
[0017]其中，所述方法进一步包括：
[0018]若当前采样周期所计算的调整因子ΔS为0，则所述光伏逆变器的当前输出功率对应于光伏组件的当前最大功率点。
[0019]本专利技术实施例还提供了一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制系统，包括：
[0020]初始启动控制单元，用于设置光伏逆变器的启动功率，并根据所述启动功率，计算出PWM功率器件应初始输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行启动控制；
[0021]采样周期确定单元，用于待完成对所述光伏逆变器进行启动控制之后，确定采样周期；
[0022]迭代控制单元，用于获取每一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流，并结合每一采样周期之前一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流以及预设的功率门限值，得到每一采样周期的功率设置值，且进一步根据每一采样周期的功率设置值，计算出PWM功率器件对应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行循环控制。
[0023]其中，所述迭代控制单元包括：
[0024]参数获取模块，用于获取当前采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏
逆变器的电压U
n
和电流I
n
，以及上一采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：设置光伏逆变器的启动功率，并根据所述启动功率，计算出PWM功率器件应初始输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行启动控制；待完成对所述光伏逆变器进行启动控制之后，确定采样周期；获取每一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流，并结合每一采样周期之前一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流以及预设的功率门限值，得到每一采样周期的功率设置值，且进一步根据每一采样周期的功率设置值，计算出PWM功率器件对应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行循环控制。2.如权利要求1所述的基于自动逼近型MPPT算法的光伏逆变器控制方法，其特征在于，所述获取每一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流，并结合每一采样周期之前一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压和电流以及预设的功率门限值，得到每一采样周期的功率设置值，且进一步根据每一采样周期的功率设置值，计算出PWM功率器件对应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行循环控制的具体步骤包括：获取当前采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压U
n
和电流I
n
，以及上一采样周期所采集到的所述光伏组件输入到所述光伏逆变器的电压U
n
‑1和电流I
n
‑1，通过公式P
i
＝U
i
×
I
i
，计算出当前采样周期的实际功率P
n
和上一采样周期的实际功率P
n
‑1；通过公式计算出功率变化率R
P
，并通过公式R
U
＝(U
n
‑
U
n
‑1)
×
|U
n
‑
U
n
‑1|，计算出基于电压变化平方的有符号值R
U
；通过公式ΔS＝A
×
R
P
+B
×
R
U
，计算出调整因子ΔS，并通过公式Pc
n
＝Pc
n
‑1+ΔS，计算出当前采样周期的功率控制因子Pc
n
；其中，A、B均为固定的常量；Pc
n
‑1为上一采样周期的功率控制因子；通过公式N＝INT(P
def
/Pc
n
)+1，计算出步长控制因子N；其中，P
def
为所述预设的功率门限值；INT函数是对除法结果进行取整；当Pc
n
＞P
def
时，N＝1；通过公式P
set
＝N
×
Pc
n
，计算出当前采样周期的功率设置值P
set
，并根据所述功率设置值P
set
，计算出PWM功率器件对应当前采样周期应输出的频率和占空比，对所述光伏逆变器进行控制。3.如权利要求2所述的基于自动逼近型MPPT算法的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖茂宇，
申请(专利权)人：浙江奔一电气有限公司，
类型：发明
国别省市：