主权项 |
一种带饱和限制的自适应变步长的最大功率点跟踪方法,其特征在于:包括以下步骤,步骤一,建立光伏电池模型;光伏电池模型为,<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>I</mi><mo>=</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>s</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mrow><mi>s</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>[</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>U</mi><mrow><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>U</mi><mrow><mi>o</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>]</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000011.GIF" wi="897" he="167" /></maths>其中,I为光伏电池的瞬时输出电流;U为光伏电池的瞬时输出电压;参数<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>I</mi><mrow><mi>m</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><msub><mi>I</mi><mrow><mi>s</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>m</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mrow><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>U</mi><mrow><mi>o</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000012.GIF" wi="828" he="173" /></maths>参数<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>U</mi><mrow><mi>m</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><msub><mi>U</mi><mrow><mi>s</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>ln</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>I</mi><mrow><mi>m</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><msub><mi>I</mi><mrow><mi>S</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000013.GIF" wi="811" he="176" /></maths>U<sub>oc_new</sub>=U<sub>oc</sub>(1‑cT<sub>new</sub>)ln(e+bG<sub>new</sub>);<maths num="0004" id="cmaths0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>s</mi><mi>c</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>s</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mfrac><mi>G</mi><msub><mi>G</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>aT</mi><mrow><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000014.GIF" wi="654" he="148" /></maths>U<sub>m_new</sub>=U<sub>m</sub>(1‑cT<sub>new</sub>)ln(e+bG<sub>new</sub>);<maths num="0005" id="cmaths0005"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>m</mi><mo>_</mo><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>I</mi><mi>m</mi></msub><mfrac><mi>G</mi><msub><mi>G</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>aT</mi><mrow><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000015.GIF" wi="599" he="164" /></maths>T<sub>new</sub>=T‑T<sub>ref</sub>;<maths num="0006" id="cmaths0006"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>G</mi><msub><mi>G</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000016.GIF" wi="387" he="156" /></maths>U<sub>oc_new</sub>、I<sub>sc_new</sub>、U<sub>m_new</sub>、I<sub>m_new</sub>、T<sub>new</sub>、T、G<sub>new</sub>、G分别代表光伏电池在非标准工作状态下的开路电压、短路电流、最大功率点电压、最大功率点电流,环境温度与标准环境温度差、环境温度、光照强度与标准光照强度差、光照强度;I<sub>sc</sub>、U<sub>oc</sub>、I<sub>m</sub>、U<sub>m</sub>、T<sub>ref</sub>、G<sub>ref</sub>分别代表光伏电池在标准工作状态下的短路电流、开路电压、最大功率点电流、最大功率点电压、环境温度、光照强度;a、b、c为参数,是根据公开发表的参考文献得到的工程经验值,代表温差和光照强度差对光伏输出电压电流的影响;步骤二,建立升压电路模型;升压电路模型为,U=(1‑D)u<sub>dc</sub>其中,D为升压电路中三极管的占空比,0≤D≤1;u<sub>dc</sub>为升压电路瞬时输出电压;步骤三,搜索最大功率点;搜索策略为:当<img file="FDA0000778766160000021.GIF" wi="305" he="162" />位于最大功率点左方,采用带饱和限制的自适应最优梯度法计算占空比步长,根据占空比步长调整D,即减小D;ΔI是两步间的电流差,ΔU是两步间的电压差;当<img file="FDA0000778766160000022.GIF" wi="311" he="164" />位于最大功率点;当<img file="FDA0000778766160000023.GIF" wi="306" he="159" />位于最大功率点右方,采用带饱和限制的自适应最优梯度法计算占空比步长,根据占空比步长调整D,即增大D;所述带饱和限制的自适应最优梯度法是以P‑U最优梯度的线性比例函数作为自适应变步长大小,具体计算公式为,<maths num="0007" id="cmaths0007"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>D</mi><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>±</mo><mi>λ</mi><mo>×</mo><mrow><mo>|</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>P</mi></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>U</mi></mrow></mfrac><mo>|</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000778766160000031.GIF" wi="512" he="160" /></maths>其中,λ为自适应系数,为正常数;ΔP为两步之间的功率差;D<sub>k</sub>为第k次调整后的步长;D<sub>k‑1</sub>为第k‑1次调整后的步长;当<img file="FDA0000778766160000032.GIF" wi="137" he="170" />大于定义的阈值时,用定义的饱和值代替<img file="FDA0000778766160000033.GIF" wi="162" he="173" />步骤四,采用基于锯齿波载波的脉冲宽度调制,将D转换成PWM信号,通过PWM信号控制升压电路中的三极管。 |