應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長mppt控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，本發(fā)明基于擾動觀察法，采用光伏并網(wǎng)逆變器現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)，無需增加任何硬件檢測裝置，對采樣得到的直流電壓和直流電流進(jìn)行檢測、判斷，相應(yīng)的選擇大步長擾動、小步長擾動、零步長擾動（固定電壓法），使跟蹤速度、穩(wěn)態(tài)精度、跟蹤效率都同時保證滿足要求，克服了現(xiàn)有的MPPT跟蹤方法的缺點，從而避免了功率波動及跟蹤效率低導(dǎo)致的能量損失。
【專利說明】應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)變步長MPPT控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前光伏并網(wǎng)逆變器最大功率跟蹤方案一般采用固定步長的功率擾動觀察法，該方法步長越短，光伏系統(tǒng)在最大功率點附近振蕩的幅度越窄，能量損失越小，但達(dá)到最大功率點需要擾動的次數(shù)就越多，所用的跟蹤時間也越長，反之當(dāng)步長較長時跟蹤速度快，但在最大功率點附近波動幅度較大。跟蹤時間較長及在最大功率點附近波動幅度較大導(dǎo)致能量損失嚴(yán)重，使跟蹤效率降低。因此采用這種方法時光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤的速度和穩(wěn)態(tài)精度及跟蹤效率難以同時保證；為了解決常規(guī)定步長擾動觀察法的跟蹤速度與穩(wěn)態(tài)精度之間的矛盾，改進(jìn)方案采用了自適應(yīng)變步長的擾動觀察法?，F(xiàn)在光伏并網(wǎng)逆變器常用的MPPT跟蹤方法流程圖如圖1所示。該MPPT跟蹤方法的具體內(nèi)容如下描述:
[0003]I)當(dāng)本次功率值Pv_p等于上次功率值Pv_pl時，對直流參考電壓Vdc_ref不做處理，保持上次Vdc_ref不變。
[0004]2)當(dāng)本次功率值Pv_p大于上次功率值Pv_pl時，對以下兩種情況進(jìn)行判斷:
[0005]a)當(dāng)本次直流電壓Pv_v大于上次直流電壓Pv_vl時，則認(rèn)為光伏逆變器工作在最大功率點左側(cè)，電壓參考值Vdc_ref=Vdc_ref+MPPT_St印，MPPT_Step為固定電壓擾動步長。
[0006]b)當(dāng)本次直流電壓Pv_v小于上次直流電壓Pv_vl時，則認(rèn)為光伏逆變器工作在最大功率點右側(cè)，電壓參考值Vdc_ref=Vdc_ref-MPPT_St印，MPPT_Step為固定電壓擾動步長。
[0007]3)當(dāng)本次功率值Pv_p小于上次功率值Pv_pl時，對以下兩種情況進(jìn)行判斷:
[0008]a)當(dāng)本次直流電壓Pv_v大于上次直流電壓Pv_vl時，則認(rèn)為光伏逆變器工作在最大功率點右側(cè)，電壓參考值Vdc_ref=Vdc_ref-MPPT_St印，MPPT_Step為固定電壓擾動步長。
[0009]b)當(dāng)本次直流電壓Pv_v小于上次直流電壓Pv_vl時，則認(rèn)為光伏逆變器工作在最大功率點左側(cè)，電壓參考值Vdc_ref=Vdc_ref+MPPT_St印，MPPT_Step為固定電壓擾動步長。
[0010]通過以上描述，采用功率觀察法對直流電壓進(jìn)行固定步長擾動，光伏逆變器最終工作在最大功率點后，直流電壓以固定擾動步長波動，導(dǎo)致光伏逆變器輸出功率在最大功率點附近往復(fù)振蕩，長時間后會造成能量損失嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，用以解決現(xiàn)有控制方法造成輸出功率振蕩的問題。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:[0013]一種應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，步驟如下:
[0014]I)采樣光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)的當(dāng)前電壓和電流；
[0015]2)計算功率值和連續(xù)兩次采樣值的差值，所述差值包括功率差值、電壓差值和電流差值;
[0016]3)判斷第一判據(jù)是否成立，所述第一判據(jù)為電壓差值、電流差值分別小于第一閾值kl和第三閾值k3 ;若不滿足第一判據(jù)，則進(jìn)入大步長控制模式；
[0017]4)若滿足第一判據(jù)，則判斷第二判據(jù)是否成立，所述第二判據(jù)為電壓差值、電流差值分別小于第五閾值k5和第七閾值k6 ;若不滿足第二判據(jù)，則進(jìn)入小步長控制模式；若滿足第二判據(jù)，則進(jìn)入定電壓控制模式。
[0018]步驟4)中，通過判斷dP/dU的正負(fù)對應(yīng)確定MPPT_Step的正負(fù)，dP/dU為功率差值與電壓差值的比值，MPPT_Step為調(diào)整步長值。
[0019]還包括步驟:判斷第三判據(jù)是否成立，所述第三判據(jù)為當(dāng)前電流等于零；若第三判據(jù)成立，則通過設(shè)置MPPT_St印使逆變器直流側(cè)電壓降低。
[0020]步驟3)中，通過設(shè)置MPPT_Step=k4*dP/dU使逆變器進(jìn)入大步長控制模式，k4為第四閾值。
[0021]設(shè)置MPPT_St印后，進(jìn)行步長限幅處理。
[0022]第一判據(jù)中，還包括判斷功率差值小于第二閾值k2。第二判據(jù)中，還包括功率差值小于第六閾值k6。
[0023]對于變步長控制，以光伏陣列的開路電壓和短路電流作為參考，定標(biāo)之后的1-V、P-V和|dP/dv|-v特性曲線如圖2所示；由圖可知光伏陣列的dP/dv曲線有以下特點:
[0024]當(dāng)dP/dV>0時:I dP/dV 1-V特性曲線在最大功率點左側(cè)；
[0025]當(dāng)dP/dV=0時:I dP/dv 1-V特性曲線在最大功率點；
[0026]當(dāng)dP/dV〈0時:I dP/dv 1-V特性曲線在最大功率點右側(cè)；
[0027]且無論I dP/dV 1-V特性曲線在最大功率點左側(cè)還是右側(cè)，隨著逐漸接近最大功率點，dP/dv的絕對值均單調(diào)遞減，當(dāng)達(dá)到最大功率點時，dP/dv的絕對值為零；根據(jù)光伏陣列這一內(nèi)在特性，可構(gòu)造變化步長的電壓擾動表達(dá)式:
|7dP P{k)-P{k-\)/ ! λ
[_] Kv+W 暑I(lǐng))
[0029]式中α為正數(shù)，即變步長速度因子，用于調(diào)整跟蹤速度，由式(I)可以看出，當(dāng)光伏陣列運(yùn)行點遠(yuǎn)離最大功率點時dP/dv較大，則跟蹤步長大，反之跟蹤步長小，接近于最大功率點時dP/dv趨近于零，則跟蹤步長也就趨近于零，剛好能夠滿足光照強(qiáng)度劇烈變化時的特性；
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，步驟如下: 1)采樣光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)的當(dāng)前電壓和電流； 2)計算功率值和連續(xù)兩次采樣值的差值，所述差值包括功率差值、電壓差值和電流差值； 3)判斷第一判據(jù)是否成立，所述第一判據(jù)為電壓差值、電流差值分別小于第一閾值kl和第三閾值k3 ;若不滿足第一判據(jù)，則進(jìn)入大步長控制模式； 4)若滿足第一判據(jù)，則判斷第二判據(jù)是否成立，所述第二判據(jù)為電壓差值、電流差值分別小于第五閾值k5和第七閾值k6 ;若不滿足第二判據(jù)，則進(jìn)入小步長控制模式；若滿足第二判據(jù)，則進(jìn)入定電壓控制模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，步驟4)中，通過判斷dP/dU的正負(fù)對應(yīng)確定MPPT_Step的正負(fù)，dP/dU為功率差值與電壓差值的比值，MPPT_Step為調(diào)整步長值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，還包括步驟:第三判據(jù)是否成立，所述第三判據(jù)為當(dāng)前電流等于零；若第三判據(jù)成立，則通過設(shè)置MPPT_St印使逆變器直流側(cè)電壓降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，步驟3)中，通過設(shè)置MPPT_Step=k4*dP/dU使逆變器進(jìn)入大步長控制模式，k4為第四閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，設(shè)置MPPT_St印后，進(jìn)行步長限幅處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，第一判據(jù)中，還包括判斷功率差值小于第二閾值k2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的應(yīng)對光照強(qiáng)度快速變化的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，其特征在于，第二判據(jù)中，還包括功率差值小于第六閾值k6。
【文檔編號】G05F1/67GK103488238SQ201310440287
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】姚為正, 曹建博, 張海龍, 劉剛, 王林, 黃輝 申請人:許繼集團(tuán)有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司