一种光伏发电系统最大功率跟踪控制方法

摘要

本发明公开了一种光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，基于自适应变步长电阻增量法，综合考虑光伏系统动态性能和稳态性能，通过引入步长转换函数对光伏电池输出P‑U特性曲线进行分界。根据光伏电池生产厂家提供的光伏电池参数，选用系统工作在定步长模式下最大功率点左侧和右侧定步长区域两个不同的定步长，且二者满足一定的比例关系，并选取系统在变步长模式下的速度因子。在外界环境剧烈变换的条件下，自适应变步长电阻增量法相比于定步长电阻增量法，可以提高系统的响应速度和稳态精度；模拟自然条件下外界环境缓慢变换情形，自适应变步长算法依然具有较好的动态和稳态性能。因此，本发明方法有效地提高了最大功率点跟踪的速度和稳定的精度。

主权项

一种光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据光伏电池生产厂家提供的光伏电池参数：给定条件下光伏电池最大功率点电压U_m和开路电压U_oc，计算系统工作在最大功率点左侧和右侧时初始步长的关系，二者之比等于U_m/(U_oc‑U_m)；参考计算结果确定初始步长ΔV_ref1和ΔV_ref2；2)通过电压传感器、霍尔传感器采集光伏电池板电压和电流，将采集到的电压和电流经过电压、电流调理电路，送至数字信号处理器DSP中，通过U×I计算出当前时刻的功率P，并分别计算出前后两时刻功率偏差ΔP(k)、前后两时刻电压偏差ΔV(k)、前后两时刻电流偏差ΔI(k)及计算出当前时刻功率对电流的导数，其中功率对电压的导数采用前后两时刻功率偏差ΔP(k)除以前后两时刻电压偏差ΔV(k)来近似求解功率对电压的导数；3)判断前后两时刻电压偏差ΔV(k)绝对值是否小于设定精度ε1，设定精度ε1大小决定系统最大功率跟踪的稳定性；4)如果前后两时刻电压偏差ΔV(k)小于设定精度ε1，判断前后两时刻电流偏差ΔI(k)绝对值是否小于设定精度ε2，如果同样满足，则不改变占空比D的值；如果不满足，判断ΔI(k)是否大于零，如果大于零，说明系统工作在最大功率点左侧ΔV_ref1，则以设定步长对占空比D施加正向扰动；否则，说明系统工作在最大功率点右侧ΔV_ref2，以设定步长对占空比D施加负向扰动；5)如果前后两时刻电压偏差ΔV(k)绝对值大于设定精度ε1，计算函数G＝ΔI(k)/ΔV(k)+I(k)/V(k)的值，若G等于0，则不改变占空比D的值；6)若G>0，说明系统当前工作在最大功率点左侧，计算F(k)＝I(k)×abs(ΔP(k)/ΔV(k))；判断若P(k)>F(k)，则取扰动步长为ΔV_ref1×F(k)/P(k)，对占空比D施加正向扰动；若P(k)<F(k)，取扰动步长为ΔV_ref1，同样对占空比D施加正向扰动；7)若G<0，说明系统当前工作点在最大功率点右侧，计算F(k)＝I(k)×abs(ΔP(k)/ΔV(k))判断若ΔF(k)/ΔI(k)>0，则取扰动步长为ΔV_ref2，对占空比D施加负向扰动；若ΔF(k)/ΔI(k)<0，则取扰动步长为ΔV_ref2×F(k)/P(k)，同样对占空比D施加负向扰动；8)将所得占空比值与载波信号比较输出占空比为D的PWM信号，控制Boost变化器中开关管的通断，以达到最大功率跟踪的目的。