專利名稱：一種維持光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT (Maxium Power Point Tracking最大功率點(diǎn)跟蹤)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種維持光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
太陽能是世界公認(rèn)的技術(shù)含量最高，最有發(fā)展前途的新能源。太陽能發(fā)電系統(tǒng)(光伏系統(tǒng))作為一種新型的能源系統(tǒng)，已經(jīng)引起許多國家的關(guān)注及研究，將在未來的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要的地位，對能源消耗及環(huán)境都有重要意義。 由于光伏系統(tǒng)目前的主要問題是電池的轉(zhuǎn)換效率低且價格昂貴，因此，如何進(jìn)一步提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，如何充分利用光伏陣列所轉(zhuǎn)換的能量，一直是光伏系統(tǒng)研究的重要方向。光伏電池輸出特性具有非線性特征，受光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度影響。隨著光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度的不同，光伏電池端電壓將發(fā)生變化，使輸出功率也產(chǎn)生很大的變化，光伏電池本身就是一種極不穩(wěn)定的電源。因此，如何能在不同光照和環(huán)境溫度下提高電源輸出功率，提高系統(tǒng)效率就成為關(guān)鍵挑戰(zhàn)。光伏電池的最大輸出功率隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而變大,且在同一光照環(huán)境下有唯一的最大輸出功率點(diǎn)。在最大功率點(diǎn)左側(cè)，輸出功率隨電池端電壓上升呈近似線性上升趨勢；到達(dá)最大功率點(diǎn)后，輸出功率開始快速下降。光伏電池最大功率點(diǎn)對應(yīng)的輸出電壓值基本不變，該值約為開路電壓的76%。在光伏系統(tǒng)中，通常要求太陽電池的輸出功率始終最大，即系統(tǒng)要能跟蹤太陽電池輸出的最大功率點(diǎn)。由于負(fù)載的工作點(diǎn)并不正好落在電池提供的最大功率點(diǎn)處，這就不能充分利用在當(dāng)前多條件下電池所能提供的最大功率。因此，必須在太陽電池和負(fù)載之間加入阻抗變換器，使得變換后的工作點(diǎn)正好和太陽能電池的最大功率點(diǎn)重合，使太陽電池以最大功率輸出，這就是所謂的太陽能電池的最大功率跟蹤。傳統(tǒng)的方法是設(shè)計正常環(huán)境下太陽能電池的最大功率點(diǎn)電壓與負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓相近，這種方法叫恒壓跟蹤法(CVT)。CVT法忽略了溫度對太陽電池開路電壓的影響，而由于溫度變化及負(fù)載變化，通常CVT法誤差很大，并不能在所有的溫度環(huán)境下完全跟蹤最大功率。人們根據(jù)太陽能電池的最大功率跟蹤又提出了擾動觀察法，擾動觀察法具有簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，但是它在控制過程中，擾動步長對最大功率點(diǎn)控制的影響較大當(dāng)擾動步長較大時，輸出功率會在最大功率點(diǎn)附近具有較大的震蕩現(xiàn)象；當(dāng)擾動步長較小時，系統(tǒng)對最大功率點(diǎn)跟蹤較慢。插值估算光伏發(fā)電系統(tǒng)MPP的方法，在兼顧跟蹤精度的同時，能有效消除擾動觀測法在MPP附近震蕩引起的能量損耗。但現(xiàn)有文獻(xiàn)提到的插值估算光伏發(fā)電系統(tǒng)MPP的方法，都是基于3節(jié)點(diǎn)的Lagrange 二次插值估算法,該方法的時間復(fù)雜度較大。設(shè)a0(u0, P(u0))，al (ul, P (ul))，a2 (u2, P (u2))為光伏發(fā)電系統(tǒng)的3個插值節(jié)點(diǎn)，則a0，al,a2這3個插值節(jié)點(diǎn)的Lagrange插值基函數(shù)分別為
權(quán)利要求
1.一種維持光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的方法，其特征在于，該方法采用Newton 二次插值估算光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)，然后由DSP控制器內(nèi)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)器控制占空比的增減，使光伏電池的實(shí)際測量端電壓逼近參考電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述維持光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的方法，其特征在于，參見圖2、圖3，該方法具體包括如下子步驟 (1)用擾動法獲取3個不同工作點(diǎn)的(uk，ik)數(shù)據(jù)；其中，u為光伏電池端電壓，i為光伏電池工作電流，k=0、l、2，表示3個不同工作點(diǎn)； (2)把3個按時間先后測量的(uk，ik)模擬值送入DSP控制器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字值分別存入對應(yīng)的兩個3維數(shù)組U[3]和I [3]中，U[3]和I [3]表示存放電壓和電流數(shù)據(jù)的3個連續(xù)內(nèi)存單元； (3)根據(jù)上述U[3]和1[3]三對數(shù)據(jù)求取對應(yīng)工作點(diǎn)的功率，即進(jìn)行一次P[k]=u[k]*i [k]的運(yùn)算,有P
= u
*i
，P[1]= u [I] *i [I], P [2] = u [2] *i [2],存入對應(yīng)的一個3維數(shù)組P[3]中，P[3]表示存放功率數(shù)據(jù)的3個連續(xù)內(nèi)存單元； (4)把內(nèi)存P[3]存放的功率數(shù)據(jù)一一映射至公式(8)中的功率變量P (uk)，即P
=P (uO)，P[l]= P (ul), P[2]= P (u2)； (5)用F[3]表示存放差商數(shù)據(jù)的3個連續(xù)內(nèi)存單元；見下表
全文摘要
本發(fā)明公開了一種維持光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的方法，該方法采用Newton二次插值估算光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)，然后由DSP控制器內(nèi)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)器控制占空比的增減，使光伏電池的實(shí)際測量端電壓逼近參考電壓；本發(fā)明采用Newton二次插值方法估算光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)，所用的乘除運(yùn)算少，算法的效率高，提高了系統(tǒng)跟蹤的實(shí)時性；本發(fā)明通過縮短步長進(jìn)行多次重復(fù)跟蹤，提高了跟蹤精度；本發(fā)明以Newton插值取代Lagrange插值來進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，能有效降低時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，降低對處理器的性能要求。
文檔編號G05F1/67GK102637056SQ201210084869
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者余詩寶, 盧可可, 張寅孩, 李智, 林新涵, 祝葦 申請人:浙江理工大學(xué)