專利名稱：基于功率擾動的光伏逆變器mppt控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法。
技術(shù)背景
傳統(tǒng)光伏逆變器架構(gòu)為兩級拓?fù)?，前級DC/DC電路控制輸入Panel電壓，使Panel 以最大功率輸出，實現(xiàn)了最大功率跟蹤 ’后級inverter bridge部分輸出與電網(wǎng)電壓同頻的電流，可同相也可存在一定相位差(無功補償)。
最大功率跟蹤(以下簡稱MPPT，Maxim power point tracking)傳統(tǒng)的方式是擾動觀察法，即擾動PV Panel輸出電壓，使Panel工作在不同工作點上，采樣其輸出電壓、輸出電流，可找到最大功率時的工作點，然后通過DC/DC控制Panel工作在最大功率處。
為了能夠穩(wěn)定工作且得到穩(wěn)定的輸出電流，光伏逆變器前級、后級中間的母線電壓需保持恒定，PV Panel輸出電壓低于母線電壓時，DC/DC需把逆變器的輸入電壓升高至母線電壓；PV Panel輸出電壓高于母線電壓時，DC/DC需能夠被bypass，使用Boost拓?fù)渥鳛楣夥孀兤鱀C/DC級可滿足此要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種只需擾動、采樣DC/DC級的輸出功率即可找到Panel的最大功率點，并實現(xiàn)最大功率跟蹤的基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法。
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法，其特征在于通過在MPPT步長內(nèi)增加給定輸出電流，判斷實際輸出電流是否能跟蹤上給定輸出電流，從而可知PV Panel是工作在最大功率點的左側(cè)還是右側(cè)，即如果給定輸出電流代表的功率小于PV Panel所能提供的最大功率，那么實際輸出電流能追蹤上給定輸出電流，如果給定輸出電流代表的功率超出了 PV Panel所提供的最大功率，那么減小擾動電流并修改控制邏輯，使PV Panel工作在最大功率點。
上述的基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法的具體步驟如下(1)、根據(jù)當(dāng)前占空比與上一周期占空比之差和當(dāng)前輸出電流厶(》)與上一周期輸出電流之差A(yù)lx，判斷當(dāng)前的給定輸出電流代表的功率即給定功率處于PV Panel的最大功率點的左側(cè)還是右側(cè) 若，>0, >0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)； 若，>0, <0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)； 若，^rf <0,Δ/Χ >0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)； 若，<0,^ <0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)；(2)、若，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)，貝IJ，控制環(huán)中current regulator的輸入電流為，稱之為正邏輯； 若，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)，貝IJ，控制環(huán)中current regulator的輸入電流為4 -，稱之為負(fù)邏輯；式中的4 j為輸出電流的給定值；(3)若，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)， 則，及__( ) = ( I) +Δ/1 ；若，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)， 貝Ij，Il (n) = /￡(B —I) + ΔΙ2。式中，Ml為處于最大功率點右側(cè)時電流給定值的擾動量，用來尋找最大功率；M2為處于最大功率點左側(cè)時電流給定值的擾動量，用來使工作點退回到最大功率點右側(cè)以避免控制環(huán)崩饋，故取值比稍大即可，々—_( )為當(dāng)前的輸出電流的給定值，/χ( 5為上一周期的實際電流；(4)、通過上述3個步驟，即可得到電流環(huán)控制器的給定值、擾動值、方向，電流環(huán)控制器產(chǎn)生的占空比信號送去控制MPPT電路的開關(guān)管，實現(xiàn)MPPT的功能。
上述的步驟中Ml的取值要稍大以加快MPPT速度，取值為最大功率所對應(yīng)電流的2%。
上述的步驟在數(shù)字控制下，M2取10-15即可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明只需擾動、采樣DC/DC級的輸出功率即可找到PV Panel的最大功率點，并實現(xiàn)最大功率跟蹤。
由于遮擋等外部因素，PV Panel功率曲線可能呈現(xiàn)雙峰值甚至多峰值情況，本發(fā)明提出的方法以輸出功率為參考，工作時一直向PV Panel索要功率，直至PV Panel再也不能提供所需的功率，因此對具有雙峰值甚至多峰值的PV Panel也具有良好的追蹤性能。


圖1為本發(fā)明采用BOOST電路的硬件示意圖； 圖2為PV Panel典型功率-電壓曲線對應(yīng)圖；圖3為本發(fā)明采用BOOST電路時當(dāng)工作點在最大功率點右側(cè)的電路圖； 圖4為本發(fā)明采用BOOST電路時當(dāng)工作點在最大功率點左側(cè)的電路圖； 圖5為具有多峰值的PV Panel的功率-電壓曲線對應(yīng)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明通過在MPPT步長內(nèi)增加給定輸出電流，判斷實際輸出電流是否能跟蹤上給定輸出電流，從而可知PV Panel是工作在最大功率點的左側(cè)還是右側(cè)，即如果給定輸出電流代表的功率小于PV Panel所能提供的最大功率，那么實際輸出電流總能追蹤上給定輸出電流，如果給定輸出電流代表的功率超出了 PV Panel所提供的最大功率，那么減小擾動電流并修改控制邏輯，使PV Panel工作在最大功率點。
上述的基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法的具體步驟如下(1)、根據(jù)當(dāng)前占空比與上一周期占空比之差和當(dāng)前輸出電流與上一周期輸出電流之差，判斷當(dāng)前的給定輸出電流代表的功率即給定功率處于PV Panel的最大功率點的左側(cè)還是右側(cè)若，>0, >0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)； 若，>0, <0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)； 若，<0，>0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)； 若，<0，<0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)；(2)、若，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)，貝IJ，控制環(huán)中current regulator的輸入電流為，稱之為正邏輯； 若，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)，貝IJ，控制環(huán)中current regulator的輸入電流為，稱之為負(fù)邏輯； 式中的為輸出電流的給定值；(3)若，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)， 則，；若，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)， 貝IJ，&__( )=々(《—I) +ΛΠ。式中，ΑΠ為處于最大功率點右側(cè)時電流給定值的擾動量，用來尋找最大功率，所以 Ml的取值要稍大以加快MPPT速度。建議取值為最大功率所對應(yīng)電流的2%，為當(dāng)前的輸出電流的給定值，AO為上一周期的實際電流；Μ2為處于最大功率點左側(cè)時電流給定值的擾動量，用來使工作點退回到最大功率點右側(cè)以避免控制環(huán)崩饋，所以取值比0稍大即可。如果是數(shù)字控制，則M2 取10-15即可。
(4)、通過上述3個步驟，即可得到電流環(huán)控制器的關(guān)鍵信息(給定值、擾動值、方向)，電流環(huán)控制器產(chǎn)生的占空比信號送去控制MPPT電路的開關(guān)管，實現(xiàn)MPPT的功能。6
參見圖1、2，以Boost電路為例解釋所提出MPPT方法的工作過程。
Boost電路輸入電壓、輸出電壓的關(guān)系為當(dāng)工作點在最大功率點右側(cè)時，控制邏輯為正邏輯，參見圖3， 給定輸出電流在一個MPPT步長內(nèi)增加時，則占空比隨之增加，由于式(1)中保持恒定， 則PV Panel輸出電壓隨之降低，根據(jù)圖2的功率-電壓曲線，PV Panel的輸出功率增加， 直到跟蹤上，即實際輸出功率跟蹤上給定輸出功率。
當(dāng)工作點在最大功率點左側(cè)時，控制邏輯為反邏輯，參見圖4，給定輸出電流在一個MPPT步長內(nèi)增加時，則占空比相應(yīng)減小，PV Panel輸出電壓隨之增加，根據(jù)圖2的功率-電壓曲線，PV Panel的輸出功率會增加，直到跟蹤上，即實際輸出功率跟蹤上給定輸出功率。
在最大功率點附近，工作點會在MPP左右來回波動，則控制邏輯需根據(jù)工作點所處位置相應(yīng)切換，以實現(xiàn)MPPT。
參見圖5，由于該方法的給定量為輸出電流(也即輸出功率)，所以對具有雙峰值甚至多峰值的PV Panel具有很好的追蹤效果，在給定輸出功率大于第一個峰值點(工作點2) 功率時，控制環(huán)會自動把工作點移到滿足給定輸出功率的工作點(如工作點4)，直到控制環(huán)所要求的功率超過PV Panel所能提供的最大功率(工作點5所示)，控制邏輯轉(zhuǎn)為反邏輯， 這樣MPPT電路就找到了多峰值PV Panel的最大功率點。
權(quán)利要求
1.一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法，其特征在于通過在MPPT步長內(nèi)增加給定輸出電流，判斷實際輸出電流是否能跟蹤上給定輸出電流，從而可知PV Panel是工作在最大功率點的左側(cè)還是右側(cè)，即如果給定輸出電流代表的功率小于PV Panel所能提供的最大功率，那么實際輸出電流能追蹤上給定輸出電流，如果給定輸出電流代表的功率超出了 PV Panel所提供的最大功率，那么減小擾動電流并修改控制邏輯，使PV Panel工作在最大功率點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法，其特征在于所述的基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法的具體步驟如下(1)、根據(jù)當(dāng)前占空比與上一周期占空比幻之差M和當(dāng)前輸出電流八(《)與上一周期輸出電流厶之差^ ,判斷當(dāng)前的給定輸出電流代表的功率即給定功率處于PV Panel的最大功率點的左側(cè)還是右側(cè)^ M >0，Δ/ι >0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)； 若,Ad :(>’Δ/￡ <0， 貝U，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)； 若 Μ <ο,μ￡ >0， 貝U，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)； 若，Ai <0, Mi <0，貝U，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)；(2)、若，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)，貝IJ，控制環(huán)中current regulator的輸入電流為仏對-八，稱之為正邏輯； 若，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)，貝IJ，控制環(huán)中current regulator的輸入電流為4 確，稱之為負(fù)邏輯；式中的厶__為輸出電流的給定值；(3)若，當(dāng)前處于最大功率點右側(cè)， 貝 1J，4—項(")=4__( —+ ；若，當(dāng)前處于最大功率點左側(cè)，式中，MI為處于最大功率點右側(cè)時電流給定值的擾動量，用來尋找最大功率；M2為處于最大功率點左側(cè)時電流給定值的擾動量，用來使工作點退回到最大功率點右側(cè)以避免控制環(huán)崩饋，故4^(15)取值比稍大即可，Jn(n)為當(dāng)前的輸出電流的給定值， ______1)為上一周期的實際電流；(4)、通過上述3個步驟，即可得到電流環(huán)控制器的給定值、擾動值、方向，電流環(huán)控制器產(chǎn)生的占空比信號《 (π)送去控制MPPT電路的開關(guān)管，實現(xiàn)MPPT的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法，其特征在于所述的步驟中Λ/1的取值要稍大以加快MPPT速度，取值為最大功率所對應(yīng)電流的m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法，其特征在于所述的步驟在數(shù)字控制下，M2取10-15即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于功率擾動的光伏逆變器MPPT控制方法。本發(fā)明通過在MPPT步長內(nèi)增加給定輸出電流，判斷實際輸出電流是否能跟蹤上給定輸出電流，從而可知PVPanel是工作在最大功率點的左側(cè)還是右側(cè)，即如果給定輸出電流代表的功率小于PVPanel所能提供的最大功率，那么實際輸出電流能追蹤上給定輸出電流，如果給定輸出電流代表的功率超出了PVPanel所提供的最大功率，那么減小擾動電流并修改控制邏輯，使PVPanel工作在最大功率點。本發(fā)明只需擾動、采樣DC/DC級的輸出功率即可找到PVPanel的最大功率點，并實現(xiàn)最大功率跟蹤。
文檔編號G05F1/67GK102508511SQ20111034384
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者倪嘉, 陳橋梁 申請人:西安龍騰新能源科技發(fā)展有限公司