本發(fā)明涉及光伏系統(tǒng)中的太陽能電池最大功率點跟蹤控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

能源供求問題越來越嚴(yán)重，為了使地球環(huán)境得到改善，人們越來越重視新能源的開發(fā)和利用，尤其是可再生能源的利用。太陽能作為一種新型綠色能源，可解決因常規(guī)能源枯竭而引發(fā)的能源危機(jī)，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。而光伏發(fā)電則是當(dāng)前利用太陽能的主要形式之一。光伏電池的輸出特性具有較強(qiáng)非線性特征，它的輸出功率不僅與光伏電池內(nèi)部特性有關(guān)，還受到外界環(huán)境條件(光照、溫度)的影響，采用最大功率點跟蹤技術(shù)(maximumpowerpointtrack,mppt)可有效提升光伏系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。常用mppt方法中開路電壓系數(shù)法和短路電流系數(shù)法，控制簡單易于實現(xiàn)，但需要周期性的斷開或短路光伏電池，導(dǎo)致較多功率損失，且其工作點并不是真正的最大功率點。擾動觀察法通過對光伏板的輸出電壓施加擾動，檢測輸出功率的變化來跟蹤最大功率。對定步長擾動觀察法，大步長可提升跟蹤速度，但最大功率點附近功率振蕩大，能量損失嚴(yán)重；小步長可減少能量損失，提高穩(wěn)態(tài)精度，但會降低跟蹤速度。電導(dǎo)增量法通過比較光伏電池的電導(dǎo)增量和瞬間電導(dǎo)來改變系統(tǒng)的控制信號。除此之外，還有基于智能控制的mppt方法，例如，基于模糊算法的最大功率點跟蹤控制策略，具有穩(wěn)態(tài)精度高，魯棒性強(qiáng)的特點，但該算法有效性依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗；用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行最大功率跟蹤，但需要對每塊光伏板進(jìn)行訓(xùn)練以獲取其控制規(guī)則；采用滑膜變結(jié)構(gòu)控制提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，但其參數(shù)設(shè)計較為復(fù)雜，實用性不高?；诖耍景l(fā)明提供了一種光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)與方法，可以解決定步長算法穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能相互矛盾的問題，同時兼顧了最大功率點跟蹤的速度和穩(wěn)態(tài)特性，降低了系統(tǒng)震蕩，追蹤時間短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中定步長算法穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能相互矛盾的問題，提供了一種光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)與方法。

本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)，包括pv陣列，電壓變換單元，電壓傳感器，電流傳感器，mppt控制模塊，驅(qū)動電路，濾波電容c2和負(fù)載，所述電壓變換單元包括電容c1、電感l(wèi)1、開關(guān)管q1以及二極管d1；電容c1的兩端分別與pv陣列的正負(fù)極連接，電感l(wèi)1的一端連接pv陣列的正極，另一端連接開關(guān)管q1的漏極以及二極管d1的正極，開關(guān)管的源極接地，二極管d1的負(fù)極連接濾波電容c2的一端，濾波電容c2的另一端接地，驅(qū)動電路的輸出端連接開關(guān)管q1的柵極；電壓傳感器和電流傳感器連接mppt控制模塊，并分別將檢測到的電壓信號和電流信號發(fā)送給mppt控制模塊；mppt控制模塊連接驅(qū)動電路，并將占空比信號發(fā)送給驅(qū)動電路。所述電壓變換單元還可以為boost升壓變換電路或buck降壓變換電路。所述電流傳感器優(yōu)選為霍爾傳感器。

一種上述光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)的控制方法，其包括以下步驟：

(1)令voc為開路電壓，vref為參考電壓，k0為開路電壓比例常數(shù)，k0一般取值在0.7-0.8之間，此處取為0.78，并將調(diào)節(jié)參數(shù)③和的值分別設(shè)置為0.5和0.08，通過電壓傳感器和電流傳感器分別檢測出當(dāng)前電壓v(k)和當(dāng)前電流i(k)，電壓增量dv＝v(k)-v(k-1)，電流增量di＝i(k)-i(k-1)，功率增量dp＝v(k)*i(k)-v(k-1)*i(k-1)；

(2)判斷dv是否等于0，如果是，則執(zhí)行步驟(3)；如果否，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(4)；

(3)判斷di是否等于0，如果是，則直接跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(5)，如果否，則進(jìn)一步判斷di是否大于0；如果di大于0，則令vref＝vref+③v(k)，然后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(5)；如果di不大于0，則令然后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(5)；

(4)判斷di/dv是否等于-i/v，如果是，則直接執(zhí)行步驟(5)，如果否，則進(jìn)一步判斷di/dv是否大于-i/v；如果di/dv不大于-i/v，則令vref＝vref+③v(k)，然后執(zhí)行步驟(5)；如果di/dv大于-i/v，則令然后執(zhí)行步驟(5)；

(5)令返回，其中vmppt為最大功率點電壓。

由光伏模塊的輸出特性曲線知，在最大功率點左側(cè)，曲線較為平滑，dp/dv變化相對平緩，使用大步長快速跟進(jìn)；在最大功率點右側(cè)，dp/dv變化相對較大，此時使用小步長精確跟蹤并穩(wěn)定在最大功率點，從而提高了mpp跟蹤的速度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：

本發(fā)明提出的一種光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)與方法相對于傳統(tǒng)的mppt控制系統(tǒng)和方法，同時兼顧了最大功率點跟蹤的速度和穩(wěn)態(tài)特性，降低了系統(tǒng)震蕩，追蹤時間短。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制方法流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)與方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)，包括pv陣列，電壓變換單元，電壓傳感器，電流傳感器，mppt控制模塊，驅(qū)動電路，濾波電容c2和負(fù)載，所述電壓變換單元包括電容c1、電感l(wèi)1、開關(guān)管q1以及二極管d1；電容c1的兩端分別與pv陣列的正負(fù)極連接，電感l(wèi)1的一端連接pv陣列的正極，另一端連接開關(guān)管q1的漏極以及二極管d1的正極，開關(guān)管的源極接地，二極管d1的負(fù)極連接濾波電容c2的一端，濾波電容c2的另一端接地，驅(qū)動電路的輸出端連接開關(guān)管q1的柵極；電壓傳感器和電流傳感器連接mppt控制模塊，并分別將檢測到的電壓信號和電流信號發(fā)送給mppt控制模塊；mppt控制模塊連接驅(qū)動電路，并將占空比信號發(fā)送給驅(qū)動電路。所述電壓變換單元還可以為boost升壓變換電路或buck降壓變換電路。所述電流傳感器優(yōu)選為霍爾傳感器。

如圖2所示，一種上述光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制系統(tǒng)的控制方法，其包括以下步驟：

(1)令voc為開路電壓，vref為參考電壓，k0為開路電壓比例常數(shù)，k0一般取值在0.7-0.8之間，此處取為0.78，并將調(diào)節(jié)參數(shù)③和的值分別設(shè)置為0.5和0.08，通過電壓傳感器和電流傳感器分別檢測出當(dāng)前電壓v(k)和當(dāng)前電流i(k)，電壓增量dv＝v(k)-v(k-1)，電流增量di＝i(k)-i(k-1)，功率增量dp＝v(k)*i(k)-v(k-1)*i(k-1)；

(2)判斷dv是否等于0，如果是，則執(zhí)行步驟(3)；如果否，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(4)；

(3)判斷di是否等于0，如果是，則直接跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(5)，如果否，則進(jìn)一步判斷di是否大于0；如果di大于0，則令vref＝vref+③v(k)，然后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(5)；如果di不大于0，則令然后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟(5)；

(4)判斷di/dv是否等于-i/v，如果是，則直接執(zhí)行步驟(5)，如果否，則進(jìn)一步判斷di/dv是否大于-i/v；如果di/dv不大于-i/v，則令vref＝vref+③v(k)，然后執(zhí)行步驟(5)；如果di/dv大于-i/v，則令然后執(zhí)行步驟(5)；

(5)令返回，其中vmppt為最大功率點電壓。

由光伏模塊的輸出特性曲線知，在最大功率點左側(cè)，曲線較為平滑，dp/dv變化相對平緩，使用大步長快速跟進(jìn)；在最大功率點右側(cè)，dp/dv變化相對較大，此時使用小步長精確跟蹤并穩(wěn)定在最大功率點，從而提高了mpp跟蹤的速度。

仿真結(jié)果顯示，當(dāng)光照度大幅度改變時，光伏系統(tǒng)在該算法控制下大幅度向最大功率點靠近，追蹤時間短，較快呈穩(wěn)態(tài)輸出，并且減少了震蕩現(xiàn)象。

本發(fā)明的mppt控制系統(tǒng)與方法相對于傳統(tǒng)的算法，同時兼顧了最大功率點跟蹤的速度和穩(wěn)態(tài)特性，降低了系統(tǒng)震蕩，可以快速穩(wěn)定地跟蹤光伏電池的最大輸出功率，滿足系統(tǒng)最大功率的跟蹤要求。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。