專利名稱：一種用于光伏陣列步長快速自適應(yīng)的最大功率點跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏陣列最大功率點跟蹤方法，尤其是涉及一種用于光伏陣列步長快 速自適應(yīng)的最大功率點跟蹤方法。
背景技術(shù)：
最大功率點跟蹤(MPPT)技術(shù)幾乎是光伏系統(tǒng)中最重要的一部分。在恒定電壓法、 擾動觀察法(Perturb and Observe,簡稱 P&0)、導(dǎo)納增量法(IncrementalConductance,簡 稱IncCond)等經(jīng)典方法基礎(chǔ)上，已提出了大量改進的MPPT方法并加以應(yīng)用。
恒定電壓法的原理是忽略環(huán)境溫度對系統(tǒng)的影響，將從生產(chǎn)商獲得的最大功率點 輸出對應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)作為光伏陣列的輸出電壓。它操作簡單易于實現(xiàn)，并且因為控制電壓 一定，不會出現(xiàn)劇烈震蕩，具有較好的穩(wěn)定性。但是，以單晶硅光伏陣列為例，當環(huán)境溫度上 升l°c，開路電壓下降O. 4%-0. 5%，這樣，大大影響了恒定電壓法的跟蹤精度，難以進行準確 的最大功率點跟蹤，造成能量損失。
擾動觀察法是通過比較本次光伏陣列的輸出功率Pi+1與上次輸出功率Pi來確定增 加或減少光伏陣列工作電壓來實現(xiàn)最大功率點的跟蹤，如

圖1 ;若Pw-PiX),說明光伏陣列 的工作狀態(tài)位于上坡段，即最大功率點的左端，需繼續(xù)增大工作電壓，從左邊向最大功率點 靠近；若Pi+1-Pi〈0，減小工作電壓，從右邊向最大功率點靠近；最終光伏陣列工作于最大功 率點附近。導(dǎo)納增量法是通過比較光伏陣列的瞬時導(dǎo)納與導(dǎo)納變化量的方法來完成最大功 率點的跟蹤；達到最大功率點的條件是輸出導(dǎo)納變化量等于輸出瞬時導(dǎo)納的負值，即dl/ dU=-1/U。擾動觀察法和導(dǎo)納增量法的優(yōu)點在于控制思路簡單，實現(xiàn)較為方便，可實現(xiàn)對最 大功率點較為精準的跟蹤。但是，在設(shè)定適當?shù)牟介LV來跟蹤最大功率點時，雖然較大的步 長V可提高系統(tǒng)對光照強度響應(yīng)速度，但同時也會加大在最大功率點附近的振蕩幅度，從 而影響跟蹤精度。為了兼顧MPPT方法的跟蹤速度和跟蹤精度，1998年A. al-amoudi等在 “Optimal control of agrid-connected PV system for maximum power point tracking and unity power factor，， (Seventh International Conference on Power Electronics and Variable Speed Drives, No. 456) 一文中提出了在到達最大功率點附近時,跟蹤步長 減半的思想。即在未到達最大功率點時，Pi〈Pi+1，每當Pi>Pi+1，那么，Pi為最大功率點，則步 長減半，在新的步長下繼續(xù)判斷Pi與？1+1的關(guān)系。該方法中跟蹤曲線表現(xiàn)為呈鋸齒狀上升， 最大功率點附近逐漸減小振蕩幅度。所提出的變步長思想，彌補了傳統(tǒng)MPPT方法采用恒定 大步長雖能快速到達最大功率點附近，但擾動幅度過大的不足。但該方法依然存在初始步 長大，最大功率點附近振蕩時間長的缺點，并且這段振蕩是不可避免的，它仍不能完全解決 最大功率點附近最大功率點跟蹤速度與精度的矛盾。
為克服上述問題，自適應(yīng)步長法應(yīng)運而生。導(dǎo)納增量法是基于越接近最大功 率點導(dǎo)納越小，最大功率點處|dP/dV|=0，來判斷是否跟蹤到最大功率點。因此，F(xiàn)ang Luo 等人在文獻“A Variable Step Maximum Power Point Tracking MethodUsing Differential Equation Solution，， (2nd IEEE Conference on IndustrialElectronicsandApplications, 2007)中設(shè)自適應(yīng)步長V=M* | dP/dV | ,其中M表示自適應(yīng)步長修正常數(shù)。 選取適當?shù)腗值，可保證在距離最大功率點較遠的位置時，自適應(yīng)步長V較大；而在最大功率點附近時，自動減小步長V，以消除最大功率點附近因大步長引起的振蕩，提聞了跟蹤精度。但該自適應(yīng)步長V受光伏特性曲線P-V曲線斜率影響大，當P-V曲線斜率較大時，自適應(yīng)步長V較大^P-V曲線斜率較小時，自適應(yīng)步長V較小，這就限制了它的跟蹤速度。2011年 Qiang Mei 等在“A Novel Improved Variable Step-Size Incremental-Resistance MPPT Methodfor PV Systems，，( IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58(6)，2011) 一文中提出了自適應(yīng)步長按
權(quán)利要求
1. 一種用于光伏陣列步長快速自適應(yīng)的最大功率點跟蹤方法，其特征在于包含以下步驟 ①系統(tǒng)啟動階段采取恒定電壓法，令初始電壓V(O)迅速降為開路電壓Vr的80%，gpV (O) =Vr*80 %，同時根據(jù)初始電壓V (O) =Vr*80 %，對初始電流I (O)進行采樣； ②在系統(tǒng)啟動階段結(jié)束后，對光伏陣列輸出電壓和輸出電流進行采樣，V(k)表示第k(k=l，2，...，K)次采樣的輸出電壓，I (k)表示第k(k=l，2，...，K)次采樣的輸出電流； ③分別計算第k次采樣時的輸出電壓變化量dV=V(k)-V(k-l);輸出電流變化量dl=l(k)-1(k-l);功率變化量 dP=I(k)*V(k)-1(k-l)*V(k-l)； ④對dV進行條件判斷 a)若滿足dV古0，則計算N=dP/dV，其中N表示光伏陣列P-V曲線斜率；1.對N進行條件判斷 若滿足N > O，則計算自適應(yīng)步長 v=M*Vr*log2 (|N +1) / (Iog2 (| N +1) +1)； 若滿足N〈0，則計算自適應(yīng)步長 v=-M*Vr*log2 (|N +1) / (Iog2 (| N +1) +1)； 其中M表示自適應(yīng)步長修正常數(shù)，M*Vr表示最大步長值；I · I表示求絕對值操作； ii修正并替代輸出電壓值V' (k)=V(k)+v ；ii1.根據(jù)修正后的輸出電壓V'(k)，對輸出電流進行重新采樣由I' (k)替代I(k); iv.當自適應(yīng)步長V古O時,返回步驟②； 當自適應(yīng)步長v=0時可得到輸出電壓V' (k)和輸出電流Γ (k)，使得輸出功率P' (k)=r (k)*V' (k)為最大功率點，實現(xiàn)最大功率點的跟蹤； b)若滿足dV=0，則對dl進行條件判斷 若滿足dl =0，則步長V=O，可得到輸出電壓V (k)和輸出電流I (k)，使得輸出功率P (k) =I (k) *V (k)為最大功率點，實現(xiàn)最大功率點的跟蹤； 若滿足dl Φ 0，則返回步驟①；直到滿足dl=0，則步長v=0，可得到輸出電壓V(k)和輸出電流100，使得輸出功率？00=1(10*￥(10為最大功率點，實現(xiàn)最大功率點的跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于光伏陣列步長快速自適應(yīng)的最大功率點跟蹤方法，該方法不但設(shè)計思路簡單易于實現(xiàn)，還能自動調(diào)整步長來跟蹤光伏陣列的最大功率點。本方法提出自適應(yīng)步長v采用對數(shù)運算形式，使v=|dP/dV|在最大功率點的鄰域U(Pmax，ε)外，保持較大、穩(wěn)定的步長；在最大功率點的鄰域U(Pmax，ε)內(nèi)，進一步迅速減小自適應(yīng)步長v，并保證最大功率點處步長v=0，使自適應(yīng)步長v更加靈敏，提高系統(tǒng)的跟蹤速度和跟蹤精度。
文檔編號G05F1/66GK103019293SQ20121050422
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者夏銀水, 寇彥宏 申請人:寧波大學(xué)