最大功率點跟蹤控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種最大功率點跟蹤控制方法，包括如下步驟：S0.MPPT控制器預設光伏電池的參考電壓Uref；S1.MPPT控制器實時獲取光伏電池的輸出電壓U和輸出電流I；S2.采用中心差分運算的電導增量法跟蹤最大功率點；S3.實時判斷是否跟蹤到最大功率點，若是，則停止擾動跟蹤；若否，返回步驟S1。本發(fā)明還涉及一種最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)。本發(fā)明的最大功率點跟蹤控制方法及系統(tǒng)，通過采用中心差分運算的電導增量法進行最大功率點的跟蹤，能夠準確的跟蹤各個支路光伏電池的最大功率點，提高了電導增量法進行最大功率點跟蹤的性能和準確性，保證光伏電池在太陽光照強度劇烈變化時的輸出功率最大，跟蹤效率高達99％。
【專利說明】最大功率點跟蹤控制方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電【技術領域】，特別是涉及一種最大功率點跟蹤控制方法及系 統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 最大功率點跟蹤MPPT (Maximum Power Point Tracking)能夠實時偵測光伏電池 的發(fā)電電壓，并跟蹤光伏電池在最高電壓時電流值，使光伏發(fā)電系統(tǒng)以最高的效率對蓄電 池充電。
[0003] 常規(guī)電導增量法（incremental conductance, INC)實現(xiàn)最大功率跟蹤是從光伏電 池輸出功率隨輸出電壓變化而變化的規(guī)律出發(fā)，根據(jù)極值理論推導出光伏電池處于最大功 率點時的電導和電導變化率之間的關系，從而提出相應的MPPT算法。在一定的光照強度和 溫度下，通過光伏電池的P-U曲線可以看出僅存在一個最大功率點，且在最大功率點處的 斜率為零，即dP/du = 0,可以推導出在最大功率點處有dl/dU = -I/U，這樣計算得出的dl/ du的精度較低，進而使得電導增量法的最大功率跟蹤的精確度較低。
[0004] 一般情況下，常規(guī)電導增量法的穩(wěn)定性高，能夠平穩(wěn)的跟蹤到最大功率點，且與光 伏電池的參數(shù)無關。但采用常規(guī)電導增量法進行最大功率點跟蹤時，對控制系統(tǒng)的要求很 高，初始化參數(shù)對系統(tǒng)啟動過程中的跟蹤性能有較大的影響，若設置不當則可能產生較大 的功率損失；在最大功率點附近有振蕩和誤判，不能準確跟蹤最大功率點，在太陽光照射強 度變化時，需要改變負載才能繼續(xù)維持光伏電池在最大功率點運行。因此，常規(guī)電導增量 法可能會隨著太陽光的急劇變化而導致最大功率點跟蹤失效、產生誤判，導致整個MPPT癱 瘓。


【發(fā)明內容】

[0005] 鑒于現(xiàn)有技術的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種最大功率跟蹤控制方法及系 統(tǒng)，提高了最大功率點跟蹤的精確度，避免了因太陽光照射強度急劇變化而引起的振蕩和 誤判，導致最大功率點跟蹤失效的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] -種最大功率點跟蹤控制方法，包括如下步驟：
[0008] SO、MPPT控制器預設光伏電池的參考電壓UMf ;
[0009] SI、MPPT控制器實時獲取光伏電池的輸出電壓U和輸出電流I ;
[0010] S2、采用中心差分運算的電導增量法跟蹤最大功率點；
[0011] S3、實時判斷是否跟蹤到最大功率點，若是，則停止擾動跟蹤；若否，返回步驟S1。
[0012] 在其中一個實施例中，所述步驟S2包括如下步驟：
[0013] S4、計算U與U(n-l)的差值dU，計算I與I(n-l)的差值dl，采用中心差分法計算 dl/dU;其中，U(n-l)為上一控制周期光伏電池的輸出電壓，I(n-l)為上一控制周期光伏電 池的輸出電流，η為控制周期；
[0014] S5、判斷dU是否為0,若是，則判斷dl是否為0 ;若否，則判斷dl/dU = -Ι/υ是否 成立；
[0015] S6、若 dl = 0,則 I(n-l) = I ;U(n-l) = U ;若 dl 不等于 0,則判斷 dl > 0 是否成 立，若是，則增大光伏電池的輸出電壓，使得I(n-l) = I ;U(n-l) = U;若否，則減小光伏電 池的輸出電壓，使得I (n-1) = I ;U (n-1) = U ;
[0016] S7、若 dl/dU = -Ι/U 成立，則 I (n_l) = I ;U (n_l) = U ;若 dl/dU = -Ι/U 不成立，則 判斷(11/如>-1/^是否成立，若是，則增大光伏電池的輸出電壓，使得1(11-1)=1山(11-1) =U ;若否，則減小光伏電池的輸出電壓，使得I(n-l) = I ;U(n-l) = U。
[0017] 在其中一個實施例中，所述中心差分運算的電導增量法為：
[0018]

【權利要求】
1. 一種最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，包括如下步驟： 50、 MPPT控制器預設光伏電池的參考電壓UMf ; 51、 MPPT控制器實時獲取光伏電池的輸出電壓U和輸出電流I ; 52、 采用中心差分運算的電導增量法跟蹤最大功率點； 53、 實時判斷是否跟蹤到最大功率點，若是，則停止擾動跟蹤；若否，返回步驟S1。
2. 根據(jù)權利要求1所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，所述步驟S2包括如 下步驟： 54、 計算U與U(n-l)的差值dU，計算I與I(n-l)的差值dl，采用中心差分法計算dl/ dU ;其中，U(n-l)為上一控制周期光伏電池的輸出電壓，I(n-l)為上一控制周期光伏電池 的輸出電流，η為控制周期； 55、 判斷dU是否為0,若是，則判斷dl是否為0 ;若否，則判斷dl/dU = -I/U是否成立； 56、 若dl = 0,則I (n-1) = I ;U(n-l) = U ;若dl不等于0,則判斷dl > 0是否成立， 若是，則增大光伏電池的輸出電壓，使得I(n-l) = I ;U(n-l) =U;若否，則減小光伏電池的 輸出電壓，使得 I (n-1) = I ;U (n-1) = U ; 57、 若 dl/dU =-Ι/U 成立，則 I (n-1) = I ;U (n-1) = U ;若 dl/dU =-Ι/U 不成立，則判 斷dI/dU>-I/U是否成立，若是，則增大光伏電池的輸出電壓，使得I(n-l) =I;U(n-l)= U;若否，則減小光伏電池的輸出電壓，使得I (n-1) = I ;U(n-l) = U。
3. 根據(jù)權利要求2所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，所述中心差分運算 的電導增量法為： 采用
其中，AU = Un-Un_i = Un+1-Un，0((AU)2)為截斷誤差，Un為當前控制周期的光伏電池 的輸出電壓，Un_i為上一個控制周期的光伏電池的輸出電壓，In_i為上一個控制周期的光伏 電池的輸出電流，U n+1為下一個控制周期的光伏電池的輸出電壓，In+1為下一個控制周期的 光伏電池的輸出電流。
4. 根據(jù)權利要求3所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，所述中心差分運算 需滿足的約束條件為：
5. 根據(jù)權利要求1所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，步驟S3包括如下步 驟： 若
滿足N個控制周期，則停止擾動跟蹤；否則，返回步驟S1 ;其中，N > 1， εmpp為誤差閾值。
6. 根據(jù)權利要求1所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，跟蹤到最大功率點 之后還包括如下步驟： 58、 實時判斷最大功率點是否改變，若是，則返回步驟S0,重新預置光伏電池的參考電 壓UMf，進入下一個控制周期；若否，則停止跟蹤擾動。
7. 根據(jù)權利要求6所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，步驟S8之前還包括 如下步驟： S9、計算光伏電池在最大功率點時的電阻R_和電導Gmpp，其中，
為光伏電池在最大功率點的輸出電壓
為 光伏電池在最大功率點的輸出電流； S10、計算光伏電池的電阻絕對誤差eK和光伏電池的電導絕對誤差ee ;其中，
， SI 1、計算電阻平均誤差Εκ和電導平均誤差Ee，其中， 為一個控制周期內的采樣次數(shù)。
8. 根據(jù)權利要求7所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，步驟S8包括如下步 驟： 若EK > EK_Mf或Ee > Ee_Mf，則返回步驟S0,重新預置光伏電池的輸出電壓UMf，進入下 一個控制周期；若EK < EK_Mf或Ee < Ee_Mf，則停止擾動跟蹤； 其中，EK_Mf為電阻平均誤差參考值，Ee_f為電導平均誤差參考值。
9. 根據(jù)權利要求8所述的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，步驟S3還包括如下 步驟： 若跟蹤到最大功率點，則更新光伏電池在最大功率點時的電阻Rmpp和電導Gmpp，若未跟 蹤到最大功率點，則停止計算電阻平均誤差Εκ和電導平均誤差Ee。
10. -種最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)，用于權利要求1-9任一項所述的最大功率點跟蹤 控制方法，其特征在于： 包括BOOST升壓電路和MPPT控制器，所述BOOST升壓電路連接在光伏電池和逆變器之 間，所述MPPT控制器用于控制所述BOOST升壓電路，所述BOOST升壓電路包括兩個升壓支 路，分別為第一升壓支路和第二升壓支路； 所述第一升壓電路包括第一電感L3、第一二極管D5和第一晶體管Q5,所述第一電感L3 串聯(lián)所述第一二極管D5后連接至儲能電容C3 ;所述第二升壓支路包括第二電感L4、第二二 極管D6和第二晶體管Q6,所述第二電感L4串聯(lián)所述第二二極管D6后連接至所述儲能電容 C3 ;所述儲能電容C3的另一端接地； 所述MPPT控制器連接所述光伏電池，用于獲取所述光伏電池的輸出電壓和輸出電流， 所述MPPT控制器輸出第一控制信號PWM7和第二控制信號PWM8,所述第一控制信號的波形 與所述第二控制信號的波形相差180° ; 所述第一控制信號PWM7傳送至第一晶體管Q5的柵極，用于控制第一晶體管Q5的打開 和關斷，所述第二控制信號PWM8傳送至第二晶體管Q6的柵極，用于控制第二晶體管Q6的 打開和關斷； 所述第一晶體管Q5的漏極連接至所述第一電感L3和所述第一二極管D5的相應公共 端，所述第一晶體管Q5的源極接地；所述第二晶體管Q6的漏極連接至所述第二電感L4和 所述第二二極管D6的相應公共端，所述第二晶體管Q6的源極接地。
【文檔編號】G05F1/67GK104122929SQ201410313080
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】方小斌, 武建飛, 孫豐濤, 廖云濤, 楊帆, 胡雅潔 申請人:珠海格力電器股份有限公司