光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法与系统

摘要

本发明为光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法，主要步骤如下：对光伏阵列PV的输出电压和电流采样，得到P-U特性曲线，其不完全微分和理想微分对应的PV端电压为U_a和U_b，分为三个区间Ⅰ为0～U_a、Ⅱ为U_a～U_b、Ⅲ为大于U_b。区间I内以步长d1正向扰动；区间Ⅱ内以步长(2η-1)d1反向扰动；区间Ⅲ内以步长d1反向扰动本系统电压电流传感器信号采样接入微处理器，程序存储器中存储有执行本法的各处理模块，微处理器的输出接入脉宽调制模块PWM，PWM输出驱动信号控制光伏阵列的直流转换电路，实现最大功率点跟踪。本发明MPP附近小步长跟踪，较远区间大步长跟踪，步长的自适应调整，提高抗干扰能力，有效减小PV功率损失和能量利用率。

主权项

一种光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法，主要步骤如下：步骤1、电压电流采样对光伏阵列的输出电压u_pv和电流i_pv采样，P_PV＝u_pv×i_pv，得到光伏阵列功率‑电压特性曲线，即P‑U特性曲线；步骤2、求不完全微分和理想微分对光伏阵列P‑U特性曲线分别求P_pv对u_pv的不完全微分△PP_pv和理想微分dP_pv/du_pv；步骤3、区间划分dP_pv/du_pv＝0对应的光伏阵列端电压为U_a，△PP_pv＝0对应的光伏阵列端电压为U_b；则U_a、U_b将光伏阵列端电压U分为三个区间：区间Ⅰ为0～U_a、区间Ⅱ为U_a～U_b、区间Ⅲ为U大于U_b；步骤4、自适应步长扰动扰动方向判断条件如下式：d＝(ηsgn(dP_pv/du_pv)+(1‑η)sgn(△PP_pv))d1式中，sgn是符号函数，d1为设定步长，取值为0.1～0.3；η为调整系数，设定初始扰动方向为正，$\mathrm{sgn}({\mathrm{dP}}_{pv}/{\mathrm{du}}_{pv})=\left\{\begin{array}{cc}1,& ({\mathrm{dP}}_{pv}/{\mathrm{du}}_{pv})>0\\ 0,& ({\mathrm{dP}}_{pv}/{\mathrm{du}}_{pv})=0\\ -1,& ({\mathrm{dP}}_{pv}/{\mathrm{du}}_{pv})<0\end{array}\right.;$$\mathrm{sgn}\left({\mathrm{\Delta PP}}_{pv}\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& {\mathrm{\Delta PP}}_{pv}>0\\ 0,& {\mathrm{\Delta PP}}_{pv}=0\\ -1,& {\mathrm{\Delta PP}}_{pv}<0\end{array}\right.;$d>0时，表示扰动方向为正；d<0时，表示扰动方向为负；d＝0时，表示不扰动；取‑1＜1‑2η＜0；①在区间I内：ηsgn(dP_pv/du_pv)+(1‑η)sgn(△PP_pv)＝1在区间Ⅰ内扰动方向为正，以设定步长d1正向扰动；②在区间Ⅱ内：$\eta \mathrm{sgn}\left(\frac{{\mathrm{dP}}_{PV}}{{\mathrm{du}}_{PV}}\right)+(1-\eta )\mathrm{sgn}\left({\mathrm{\Delta PP}}_{PV}\right)=1-2\eta$如前所设，‑1＜1‑2η＜0；在区间Ⅱ内扰动方向为负，以步长(2η‑1)d1反向扰动；③在区间Ⅲ内：ηsgn(dP_pv/du_pv)+(1‑η)sgn(△PP_pv)＝‑1在区间Ⅲ内扰动方向为负，以设定步长d1反向扰动。