專利名稱：光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種追蹤光伏電池最大功率點輸出的方法，屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源緊縮與低碳經(jīng)濟的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)得到廣泛的重視與應(yīng)用。光伏電池的輸出功率隨著日照強度、環(huán)境溫度的變化發(fā)生非線性的變化，為了使光伏電池輸出最大功率，提高利用率，許多理論研究及工程開發(fā)人員提出了最大功率點跟蹤的概念。目前最大功率點跟蹤的基本控制策略有擾動觀察法、電導(dǎo)增量法、開路電壓法、模糊控制法等。電導(dǎo)增量法是其中使用得比較多的一種方法，由于它基于數(shù)學(xué)算法，因此不會發(fā)生方向誤判的情況，日照情況變化時能以平穩(wěn)方式進行追蹤。但與大多數(shù)算法一樣，傳統(tǒng)的電導(dǎo)增量法以固定步長追蹤最大功率點，存在著速度慢，效率低的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有最大功率點跟蹤算法的缺點提供一種速度更快、更有效率的跟蹤方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明是一種光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法，是以電導(dǎo)增量法為基礎(chǔ)的一種變步長改進算法，其特征在于以0. 6 。作為分界點，在其兩側(cè)使用不同的步長，并且在連續(xù)兩次電壓改變方向相同時步長加倍，主要包括如下步驟
步驟101 設(shè)置a，b，AU。其中a>b>0。Δ U為單位電壓擾動值；
步驟102 設(shè)置電壓擾動倍數(shù)K，定義標(biāo)識符flag=0 ；
步驟103 檢測光伏電池的開路電壓Uoc ；
步驟104 檢測光伏電池的工作電壓U，工作電流I ；
步驟105 當(dāng)U<0. 6U0C時跳至步驟106，否則跳至步驟107 ；
步驟106 給電壓擾動倍數(shù)K乘上一個系數(shù)a ；
步驟107 給電壓擾動倍數(shù)K乘上一個系數(shù)b ；
步驟108 :dU=0時跳至步驟109，否則跳至步驟110 ；
步驟109 :dl=0時跳至步驟120，否則跳至步驟112 ；
步驟110 1+( dl / dU)*U=0時跳至步驟120，否則跳至步驟111 ；
步驟111 1+( dl / dU)*U>0時跳至步驟113，否則跳至步驟114 ；
步驟112 :dl>0時跳至步驟116，否則跳至步驟115 ；
步驟113 增大電壓輸出，增大值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag加1 ；
步驟114 減小電壓輸出，減小值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag減1 ；
步驟115 減小電壓輸出，減小值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag減1 ；
步驟116 增大電壓輸出，增大值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag加1 ；
步驟117 :flag=2時跳至步驟119，否則跳至步驟118 ；步驟118 :flag=-2時跳至步驟119，否則跳至步驟120 ； 步驟119 電壓擾動倍數(shù)K增大為原來的2倍；
步驟120:令光伏電池輸出電壓U(t)等于上一控制周期采樣值U (t-Ι),輸出電流 I(t) =I (t-Ι)，返回步驟 102。本發(fā)明的有益效果在于避免在最大功率點附近擺動，并且能根據(jù)光伏電池的輸出電壓調(diào)整跟蹤步長，加快跟蹤速度。


圖1為本發(fā)明采用的光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法的原理示意圖。圖2為本發(fā)明采用的光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明
圖1為本發(fā)明采用的光伏電池最大功率點跟蹤方法的原理示意圖。如圖所示，由于光伏電池最大功率點的電壓理論上約為0. 8倍的開路電壓Uoc，因此本發(fā)明使用0. 6U0C作為分界點，通過比較光伏電池工作電壓U與此值的關(guān)系來判斷此時的工作點是否已經(jīng)接近最大功率點。若尚未接近，即工作在范圍1內(nèi)，則采用一個較大的步長；若已經(jīng)接近，即工作在范圍2或3內(nèi)，則采用較小的步長。并且在連續(xù)兩次電壓改變方向相同時步長加倍，以加快跟蹤速度。由于光伏電池輸出功率P=U*I，故dP/dU= d(UI)/dU=I+ (dl / dU)*U。由圖1 可知，dP/dU=0，即1+ (dl / dU)*U=0時，U=Umax，光伏電池工作在最大功率點；dP/dU >0時， 即 1+ (dl / dU)*U>0 時，U<Umx ;dP/dU <0，即 1+ (dl / dU)*U<0 時，U> UMX。由于 dU 是分母，首先判斷dU是否為0，如果dU=0，dl=0，則認(rèn)為找到了最大功率點，不用進行調(diào)整；如果 dU=0，dl ^ 0，則根據(jù)dl的正負(fù)來調(diào)整電壓；如果dU興0，dl興0，則依據(jù)上述的關(guān)系調(diào)整光伏電池的輸出電壓，來實現(xiàn)最大功率點的追蹤。圖2為本發(fā)明采用的光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法的流程圖。如圖所示， 該方法是一種改進的變步長的電導(dǎo)增量法。步驟101中，設(shè)置a，b，Δ U，其中a>b>0，Δ U為單位電壓擾動值。步驟102中，設(shè)置電壓擾動倍數(shù)K，并且定義標(biāo)識符flag=0。步驟103中， 檢測光伏電池的開路電壓U『步驟104中，檢測光伏電池的工作電壓U及工作電流I。步驟105中，選取0. 6 。作為判斷是否接近最大功率點的分界點，U<0. 6 。時跳至步驟106，設(shè)置一個較大的步長；否則跳至步驟107，設(shè)置較小的步長。步驟106中，給電壓擾動倍數(shù)K乘上一個系數(shù)a。步驟107中，給電壓擾動倍數(shù)K乘上一個系數(shù)b。步驟108中，判斷dU是否為0，如果dU=0，跳至步驟109，否則跳至步驟110。步驟109中，判斷dl是否為0，若dl=0， 則認(rèn)為找到了最大功率點，跳至步驟120，否則跳至步驟112。步驟112中，判斷dl的正負(fù)， 以此來調(diào)整電壓輸出，dl>0時跳至步驟116，增大電壓輸出，且增大值為Δ U*K，同時標(biāo)識符 flag加1 ；否則跳至步驟115，減小電壓輸出，且減小值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag減1。步驟110中，判斷1+( dl / dU)*U是否為0，若為0說明光伏電池工作在最大功率點，不需作調(diào)整，跳至步驟120 ；否則跳至步驟111。步驟111中，判斷1+( dl / dU)*U的正負(fù)，1+( dl / du)*u>0，說明當(dāng)前工作點在最大功率點左側(cè)，需要增大電壓輸出，此時跳至步驟113，增大電壓輸出，且增大值為AU*K，同時標(biāo)識符flag加1 ；否則說明工作在最大功率點的右側(cè)，需要減小電壓輸出，此時跳至步驟114，減小電壓輸出，且減小值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag 減1。步驟117中，判斷標(biāo)識符flag的值，flag=2說明連續(xù)兩次擾動方向一致，距離最大功率點還比較遠(yuǎn)，需要加大擾動步長，加快追蹤速度，此時跳至步驟119 ；否則跳至步驟118。 步驟118中，flag=-2時情況同步驟117，跳至步驟119，否則跳至步驟120。步驟119中，將電壓擾動倍數(shù)K增大為原來的2倍。步驟120中，令光伏電池輸出電壓U (t)等于上一控制周期采樣值U (t-Ι)，輸出電流I(t)=I (t-1)，返回步驟102，重新賦值。
權(quán)利要求
1.光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法，其特征是使用0.6 。作為分界點，通過比較光伏電池輸出電壓U與此值的關(guān)系來判斷此時的工作點是否已經(jīng)接近最大功率點，若尚未接近，則采用一個較大的步長，若已經(jīng)接近，則采用較小的步長；并且在連續(xù)兩次電壓改變方向相同時步長加倍，以加快跟蹤速度；通過判斷dP/du是否為0來判斷是否到達(dá)最大功率點，通過dP/du的正負(fù)來判斷工作在最大功率點的左側(cè)或者右側(cè)，從而確定電壓改變的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法的流程圖，其特征在于包括如下步驟步驟101 設(shè)置a，b，AU ；其中a>b>0，AU為單位電壓擾動值；步驟102 設(shè)置電壓擾動倍數(shù)K，定義標(biāo)識符flag=0 ；步驟103 檢測光伏電池的開路電壓Uoc ；步驟104 檢測光伏電池的工作電壓U，工作電流I ；步驟105 當(dāng)U<0. 6U0C時跳至步驟106，否則跳至步驟107 ；步驟106 給電壓擾動倍數(shù)K乘上一個系數(shù)a ；步驟107 給電壓擾動倍數(shù)K乘上一個系數(shù)b ；步驟108 :dU=0時跳至步驟109，否則跳至步驟110 ；步驟109 :dl=0時跳至步驟120，否則跳至步驟112 ；步驟110 1+( dl / dU)*U=0時跳至步驟120，否則跳至步驟111 ；步驟111 1+( dl / dU)*U>0時跳至步驟113，否則跳至步驟114 ；步驟112 :dl>0時跳至步驟116，否則跳至步驟115 ；步驟113 增大電壓輸出，增大值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag加1 ；步驟114 減小電壓輸出，減小值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag減1 ；步驟115 減小電壓輸出，減小值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag減1 ；步驟116 增大電壓輸出，增大值為Δ U*K，同時標(biāo)識符flag加1 ；步驟117 :flag=2時跳至步驟119，否則跳至步驟118 ；步驟118 :flag=-2時跳至步驟119，否則跳至步驟120 ；步驟119 電壓擾動倍數(shù)K增大為原來的2倍；步驟120:令光伏電池輸出電壓U(t)等于上一控制周期采樣值U (t-Ι),輸出電流 I(t) =I (t-Ι)，返回步驟 102。
全文摘要
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域，公開了一種光伏電池最大功率點輸出的跟蹤方法。本方法使用0.6UOC作為分界點，通過比較光伏電池工作電壓U與此值的關(guān)系來判斷此時的工作點是否已經(jīng)接近最大功率點。若尚未接近，則采用一個較大的步長；若已經(jīng)接近，則采用較小的步長。連續(xù)兩次電壓改變方向相同時，步長加倍，以加快跟蹤速度。通過判斷dP/dU是否為0來判斷是否到達(dá)最大功率點，通過dP/dU的正負(fù)來判斷工作在最大功率點的左側(cè)或者右側(cè)，從而確定電壓改變的方向。本發(fā)明避免了在最大功率點附近擺動，并且能根據(jù)光伏電池的輸出電壓調(diào)整跟蹤步長，加快跟蹤速度。
文檔編號H02N6/00GK102193561SQ20111009542
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月17日
發(fā)明者王曉飛 申請人:北京誠創(chuàng)科星科技有限公司