一种无电流传感器的最大功率点跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种无电流传感器的最大功率点跟踪（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　ＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ，ＭＰＰＴ）方法，属新能源技术领域。该方法根据动态过渡过程中光伏阵列与变换器之间的电容上电压的纹波包含了光伏阵列的输出功率的信息，因此通过计算连续两个ＭＰＰＴ周期后电容电压的变化值，可以获得光伏阵列输出功率的变化方向，进而实现对光伏阵列的最大功率点跟踪。与通常的ＭＰＰＴ方法相比，该方法不需要电流传感器即可判断光伏阵列输出功率的变化方向，准确地实现了最大功率点跟踪，降低了系统的成本，提高了系统的可靠性，具有一定的实用价值。在新能源发电特别是太阳能发电有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种最大功率点跟踪方法，尤其涉及一种无电流传感器的最大功率点 跟踪方法，属新能源
，特别是光伏发电领域。
技术介绍
光伏阵列是太阳能光伏发电系统的核心和关键部件。根据太阳能电池的I-V特性 可知，在不同的太阳光强和电池温度时太阳能电池都存在最大功率点，因此为了充分利用 太阳能电池的输出能量，最大限度发挥太阳能电池的效用，必须使光伏阵列时刻工作在最 大功率点，即需要采用最大功率点跟踪技术。目前常用的几种MPPT方法主要有恒定电压法、扰动观察法(P&0， Perturbationand Observation)亦称爬山法(Hill Climbing)等。恒定电压跟踪法利用 光伏阵列输出最大功率时其工作电压Vpv与开路电压V。。存在近似的比例关系这一特点来 进行控制，它实际上是把MPPT控制简化为稳压控制，把最大功率点跟踪器简化为一个稳压 器，近似地实现MPPT。恒定电压跟踪法具有控制简单，可靠性高和快速性好等优点，但其缺 点是无自动跟踪功能，控制精度差，并不是真正意义上的MPPT。扰动观察法是每隔一定的时 间改变光伏阵列的工作电压或电流，实时观察比较改变前后两点的输出功率值以改变调节 电压的方向，最终稳定在最大功率点附近。目前的各种见诸文献的扰动观察法，都需要同时 检测光伏阵列的电压和电流，根据光伏阵列功率的变化方向，决定电压或电流扰动的增减 来达到跟踪的目的。然而，这些方法都忽略了一个重要的信息，即在以MPPT周期为时间单 位的动态过渡过程中，电容上电压的纹波即包含了光伏阵列输出功率的信息。通过计算连 续两个MPPT周期后电容电压的变化值，可以获得光伏阵列输出功率的变化方向，进而实现 最大功率点跟踪。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
中最大功率点跟踪技术中存在的缺陷而提出的一种低成本， 高可靠性、适用于新能源发电场合的无电流传感器最大功率点跟踪方法。本专利技术的无电流传感器最大功率点跟踪方法，该方法根据动态过渡过程中光伏阵 列与变换器之间的电容上电压的纹波包含了光伏阵列的输出功率的信息，因此通过计算连 续两个MPPT周期后电容电压的变化值，可以获得光伏阵列输出功率的变化方向，进而实现 对光伏阵列的最大功率点跟踪。与通常的MPPT方法相比，该方法不需要电流传感器即可判 断光伏阵列输出功率的变化方向，准确地实现了最大功率点跟踪，降低了系统的成本，提高 了系统的可靠性，具有一定的实用价值。在新能源发电特别是太阳能发电中有着广泛的应 用前景。为达到上述目的，本专利技术采用了，其技 术方案的特征在于控制步骤如下步骤1 用微处理器作为光伏系统最大功率跟踪控制器，检测、时刻光伏阵列与变换器之间的电容的电压U。。步骤2 在、时刻施加扰动，并一直维持至、+2Τ时刻。T为MPPT的周期。该微处 理器检测tQ+T，t0+2T时刻电容电压值U1, U2 ；步骤3 根据步骤2的检测结果计算U/+U(i2-2Ui2，计算U2-U1 ；设 Sign(Ap) = sign(U2^U02IU12)sign (Au) =Sign(U2-U1)得到两个三值函数，即+1、_1、0。步骤4 根据步骤3中计算的Sign(Ap)和sign (Au)的值，判断如何实施下一步 扰动。sign(Ap) = 1，sign(Au) = 1，左坡上行，最小负扰动；sign(Ap) = 0，sign (Au) = 1，左至右坡，不动作；sign(Ap) = -1，sign (Au) = 1，右坡下行，不动作；sign(Ap) = 1，sign(Au) = 0，法向上升，最小正扰动；sign(Ap) = 0，sign(Au) = 0，顶点，最小负扰动；sign(Ap) = -1，sign(Au) = 0，法向下降，最小正扰动；sign(Ap) = 1，sign(Au) = _1，右坡上行，最小正扰动；sign(Ap) = 0，sign(Au) = _1，右至左坡，最小负扰动；sign(Ap) = 1，sign(Au) = _1，左坡下行，最大负扰动；附图说明图1是本专利技术所述的无电流传感器最大功率点跟踪方法流程2是本专利技术所述无电流传感器最大功率点跟踪方法的系统控制结构图。图3是本专利技术在单级式并网工作情况下的实施例控制结构示意图。图1-图3中的标号说明=UtTtci时刻的电容电压值；…-‘+丁时刻的电容电压值； u2-t0+2T时刻的电容电压值；Sign(Ap)-光伏阵列功率的变化方向；Sign(Au)-电容电压 的变化方向；PV array-光伏阵列；Cpv-电容；u。_电容电压；mppt-最大功率点跟踪；PWM-脉 宽调制。具体实施例方式本专利技术所述的无电流传感器最大功率点跟踪方法流程图如图1所述，检测IV U1, U2分别对应VtJLtc^T时刻的电容电压值。令sign(Ap) = U22V-ZuAsign(Au)= U2-U1，根据Sign(Ap)和Sign(Au)的值判断施加扰动的方向。图2所示是本专利技术的无电流传感器最大功率点跟踪方法的系统控制结构图。其理 论依据是，动态过渡过程中太阳能电池与变换器之间的电容Cpv上电压U。的纹波，包含了光 伏阵列的输出功率的信息。通过计算连续两个MPPT周期后电容电压的变化值，可以获得 光伏阵列输出功率的变化方向，进而实现光伏阵列输出功率的最大功率点跟踪。与通常的 MPPT方法相比，该方法不需要电流传感器即可判断太阳能电池输出功率的变化方向，准确 地实现了最大功率点跟踪，降低了系统的成本，提高了系统的可靠性。在具体实施过程中，根据变换器和负载的不同而具有多种实施方式。如图3所示是变换器采用单级式逆变器，负载采用交流电网的实施例控制结构示意图。 下面以图3所示的控制结构示意图说明技术方案的实现。选取、时刻为开始时亥|J，T为电网周期的一半，这是因为电网功率 η2视= |(1-C0S2砍变化的周期为电网电压周期的一半。取、=t0+T,t2 = t0+2To在此时刻施加扰动，并且将此扰动一直维持至 t2时刻。设(、，、)，(ti; t2)周期内光伏阵列的输出平均功率为Pl，P2并保持恒定；、，ti; t2时刻电容的电压分别为Utl，U1, U2，依据下列能量平衡关系+l p0dt +^Ou2l+T-^Cu2l =Tpl( 1 )分别对(t(l，tj，(ti; t2)两个周期实施上述运算，得至I^^0^ + ^-^^0= (2) ^^ + ^2-^^2,= (3)由于P0以T为周期，故[+2 p0dt (2),⑶相减得到c(P2-Pi) =—(U22 +^o2 - W)(4)(4)式表明，光伏阵列功率变化的方向，可以由电容电压反映。因此可以看出，本发 明中变换器的控制量与电容电压有关，通过检测电容电压对变换器进行控制，即可实现最 大功率点跟踪。具体步骤如下步骤1 用微处理器作为光伏系统最大功率跟踪控制器，检测、时刻光伏阵列与 变换器之间的电容的电压U。。步骤2 在、时刻施加扰动，并一直维持至、+2Τ时刻。T为MPPT的周期。该微处 理器检测tQ+T，t0+2T时刻电容电压值U1, U2 ；步骤3 根据步骤2的检测结果计算U/+U(i2-2Ui2，计算U2-U1 ； 设 sign(Ap) = sign^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电流传感器的最大功率点跟踪方法，其特征在于，只检测光伏阵列与变换器之间的电容电压，通过连续两个ＭＰＰＴ周期电容电压的变化值，即可反映光伏阵列输出功率的变化方向，实现最大功率点跟踪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：古俊银，
申请(专利权)人：盈威力新能源科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]