一种光伏阵列最大功率点滑模跟踪控制方法及系统

摘要

本发明为一种光伏阵列最大功率点滑模跟踪控制方法及系统。本方法根据光伏阵列的输出电压和电流得到开关控制信号的最大功率点跟踪控制方法具体为：步骤Ⅰ对电压、电流信号进行滑动平均滤波预处理，以减小采样测量干扰对最大功率点跟踪控制精度的影响，同时提高最大功率点的跟踪速度。步骤Ⅱ计算基于不完全偏微分的滑模函数S2的值，步骤Ⅲ对开关控制信号进行迟滞处理，根据S2的值与设定值δ关系，得到0或1的开关控制信号u。本系统单片机内存储基于不完全偏微分滑模面函数计算程序和迟滞处理程序，实现调整控制DC-DC变换电路的等效负载使之与光伏阵列内阻匹配，快速、精确跟踪光伏阵列的最大功率，结构简单，成本低，易于实现。

主权项

一种光伏阵列最大功率点滑模跟踪控制方法,包括有多块太阳能电池板的光伏阵列经DC‑DC降压变换电路连接负载，光伏阵列的输出端连接电压和电流采样电路，电压和电流采样电路接入单片机，单片机存储最大功率点跟踪控制方法的程序，单片机的信号输出接入DC‑DC降压变换电路；电压和电流采样电路监测光伏阵列的输出电压和电流，单片机根据实时电压和电流信号、按最大功率点跟踪控制方法的程序计算得到开关控制信号，单片机将所得开关控制信号送入DC‑DC降压变换电路，控制其中开关管的通断，调整脉宽调制波的占空比，控制DC‑DC降压变换电路的等效负载使之与光伏阵列内阻匹配，以跟踪控制光伏阵列的最大功率点；其特征在于根据光伏阵列的输出电压和电流得到开关控制信号的最大功率点滑模跟踪控制方法具体步骤如下：步骤Ⅰ、滑动平均滤波对电压、电流信号预处理对采集到的电压、电流信号u_pv、i_pv进行滑动平均滤波，即：${\bar{u}}_{pv}\left(k\right)=\left(u_{pv}\right(k-N+1)+....+u_{pv}(k-1)+u_{pv}(k\left)\right)/N$${\bar{i}}_{pv}\left(k\right)=\left(i_{pv}\right(k-N+1)+....+i_{pv}(k-1)+i_{pv}(k\left)\right)/N$其中，k是离散采样时间、u_pv(k)为第k次电压采样值、i_pv(k)为第k次电流采样值电流、为采样电压、电流第k次滑动平均滤波后的输出值，N为每次求平均的采样值个数；步骤Ⅱ、基于不完全偏微分的滑模面函数基于不完全偏微分的滑模面函数为用步骤Ⅰ所得的计算${{\mathrm{\Delta i}}^{\prime }}_{pv}\left(k\right)={{\mathrm{a\Delta i}}^{\prime }}_{pv}(k-1)+(1-a)\left({\bar{i}}_{pv}\right(k)-{\bar{i}}_{pv}(k-1\left)\right)$${{\mathrm{\Delta u}}^{\prime }}_{pv}\left(k\right)={{\mathrm{a\Delta u}}^{\prime }}_{pv}(k-1)+(1-a)\left({\bar{u}}_{pv}\right(k)-{\bar{u}}_{pv}(k-1\left)\right)$a＝T/(T+Δt)，T为惯性系数，Δt为采样周期，所得△i'_pv和△u'_pv值代入基于不完全偏微分的滑模面函数式，计算S2的值；步骤Ⅲ、迟滞处理开关控制信号对开关控制信号进行迟滞处理，即得到开关控制信号u如下式：式中：δ为迟滞量，0.0004≤δ≤0.0006，是S2的导数。