基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于属于新能源发电技术领域，具体涉及一种基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法及装置。该方法首先获取光伏逆变器的输入侧平均电流I

【技术实现步骤摘要】
基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法及装置


[0001]本专利技术属于新能源发电
，具体涉及一种基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法及装置。

技术介绍

[0002]伴随着碳达峰、碳中和的提出，光伏发电清洁、环保、高效的优点展现出了巨大的应用潜力，但同时由于外界环境条件的变化会使得光伏阵列输出的电压和电流展现出较大的非线性，因此在光伏阵列中使用最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)技术必不可少。国内外学者们先后提出了许多关于最大功率点跟踪(MPPT)算法，可以将其划分3类。第一类为一般性规律算法，包括定电压跟踪法、短路电流法，这类算法是对光伏阵列呈现出的特性进行简单的规律计算应用，跟踪速度快，控制简单易于实现，但是精确度和稳定性都有待提高，且在短路电流法中，短路电流的测量不易实现；第二类为目前提出较多的自适应控制算法，主要包括基于模糊理论的控制算法、基于人工神经网络的控制算法、基于粒子群算法的控制算法和基于遗传算法的控制算法，这类算法虽然使得跟踪精度得到了提高，但是由于这类算法复杂的原因导致系统的运行时间变长，使得最大功率跟踪速度变慢，并且使得硬件的成本被提高。第三类算法为自寻优类算法，主要包括扰动观察法(perturbation and observe，P&Q)和电导增量法(incremental conductance，INC)，这两种算法都是通过判断功率的连续变化趋势进而确定电压的扰动方向，在最大功率点附近，施加小的扰动步长，在距离最大功率点较远时，施加较大的扰动步长，以快速达到光伏系统最大功率点。其中电导增量法控制效果好、稳定度高，在外界环境发生变化时，光伏阵列能以稳定的方式跟随变化，但是其算法较为复杂，使得跟踪时间变长，且对硬件的要求也比较高，故不常用。扰动观察法算法简单跟踪速度快，但是稳定性不如电导增量法，现有技术中大多采用依据逆变器输入参数的扰动观察法，采集参数单一，步长固定，容易出现系统振荡和误判的情况。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法及装置，用以解决采用现有技术中的扰动观察法进行最大功率点跟踪造成的系统容易出现震荡和误判的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法，获取光伏逆变器的输入侧平均电流I
inavg
、输入侧功率P
in
、输出侧功率P
out
和输入侧功率增量ΔP
in
；在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
且最大功率点不在膝点位置的情况下：若ΔP
in
＜
‑
P
in
，则控制使扰动步长增加第一步长U1；若ΔP
in
≥
‑
P
in
，则控制使扰动步长减少第二步长U2；其中，I
max
表示峰值电流，P
max
表示峰值功率，U2＞U1。
[0005]其有益效果为：本专利技术基于扰动观察法，通过多个参数判断扰动方向，包括输入侧平均电流I
inavg
、输出侧功率P
out
、输入侧功率增量ΔP
in
的大小，以及最大功率点位置，对光
伏逆变器的工作状态进行准确判断，进而对步长进行判断搜索，面对不同的情况选择不同的步长，以此进行最大功率点跟踪，提高光伏阵列的输出效率，保证了最大功率点的跟踪速度，具有更加优异的跟踪能力，而且，降低了光伏系统在最大功率点的振荡，使逆变器工作在稳定状态，提高了系统整体的稳定性和可靠性。其中，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点不在膝点位置、以及ΔP
in
＜
‑
P
in
的情况下，表明处于阴影遮挡且持续的情况，此时位于最大功率点的左侧，故只需加上一个最小步长U1即可，反之减去一个相对大一点的步长U1，从而达到快速跟踪最大功率点的目的。
[0006]进一步地，在I
inavg
≥I
max
的情况下，则控制使扰动步长增加第一步长U1。
[0007]其有益效果为：在I
inavg
≥I
max
的情况下，说明此时位于最大功率点处或处于最大功率点附近，只需加上一个最小步长U1即可达到快速跟踪最大功率点的目的。
[0008]进一步地，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点在膝点位置、ΔP
out
＜
‑
P
out
且ΔP
in
＞0的情况下：若步长减少次数大于设定次数，则控制使扰动步长减少第四步长U4；否则控制使扰动步长减少第三步长U3；其中，ΔP
out
表示输出侧功率增量，U4＞U2＞U3＞U1。
[0009]其有益效果为：上述情况表明处于阴影遮挡又恢复的一种情况，ΔP
in
＞0，此时位于最大功率点的右侧，并且若步长减少次数大于设定次数还没有达到最大功率点处，则继续减去最大的步长U4，若步长减少次数小于设定次数后已达到最大功率点附近，则继续减去相对小一些的步长U3，以达到快速跟踪最大功率点的目的。
[0010]进一步地，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点在膝点位置、ΔP
out
＜
‑
P
out
且ΔP
in
≤0的情况下：若步长增加次数大于等于设定次数，则控制使扰动步长增加第四步长U4；否则控制使扰动步长增加第一步长U1；其中，ΔP
out
表示输出侧功率增量，U4＞U2。
[0011]其有益效果为：述情况表明处于阴影遮挡又恢复的一种情况，ΔP
in
≤0时，若当前步长增加次数已大于等于设定次数还未到达最大功率点处，则继续正方向扰动，加最大步长U4，若当前步长增加次数小于设定次数已到达最大功率点附近处，加最小步长U1即可，从而达到快速跟踪最大功率点的目的。
[0012]进一步地，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点在膝点位置、ΔP
out
≥
‑
P
out
、ΔP
out
＞P
out
且ΔP
in...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，包括：获取光伏逆变器的输入侧平均电流I
inavg
、输入侧功率P
in
、输出侧功率P
out
和输入侧功率增量ΔP
in
；在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
且最大功率点不在膝点位置的情况下：若ΔP
in
＜
‑
P
in
，则控制使扰动步长增加第一步长U1；若ΔP
in
≥
‑
P
in
，则控制使扰动步长减少第二步长U2；其中，I
max
表示峰值电流，P
max
表示峰值功率，U2＞U1。2.根据权利要求1所述的基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，在I
inavg
≥I
max
的情况下，则控制使扰动步长增加第一步长U1。3.根据权利要求1所述的基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点在膝点位置、ΔP
out
＜
‑
P
out
且ΔP
in
＞0的情况下：若步长减少次数大于设定次数，则控制使扰动步长减少第四步长U4；否则控制使扰动步长减少第三步长U3；其中，ΔP
out
表示输出侧功率增量，U4＞U2＞U3＞U1。4.根据权利要求1所述的基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点在膝点位置、ΔP
out
＜
‑
P
out
且ΔP
in
≤0的情况下：若步长增加次数大于等于设定次数，则控制使扰动步长增加第四步长U4；否则控制使扰动步长增加第一步长U1；其中，ΔP
out
表示输出侧功率增量，U4＞U2。5.根据权利要求1所述的基于改进扰动观察法的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，在I
inavg
＜I
max
、P
out
＜P
max
、最大功率点在膝点位置、ΔP
out
≥
‑
P
out
、ΔP
out
＞P
out...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚楠，蒋成博，王红庆，李红刚，王冠瑞，徐子炎，徐铭辉，刘娟，杨龙武，李伟令，王海燕，朱志豪，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司平顶山供电公司，
类型：发明
国别省市：