專(zhuān)利名稱(chēng)：最大功率追蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種最大功率追蹤方法，具體是應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電系 統(tǒng)的最大功率追蹤方法。最大功率追蹤又稱(chēng)最大功率點(diǎn)跟蹤，即Maximum Power Point Tracking,簡(jiǎn)稱(chēng)MPPT，指控制器能夠?qū)崟r(shí)偵測(cè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電電壓，并追蹤最大功率值，使 系統(tǒng)以最高的效率對(duì)蓄電池充電或并入電網(wǎng)。
(二)
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)逐漸凸顯，以風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電為主的新能 源發(fā)電技術(shù)得到快速發(fā)展。MPPT技術(shù)是新能源發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，短短十多年中， MPPT方法被不斷的提出，常用的MPPT方法有恒電壓追蹤(CVT)法、擾動(dòng)觀測(cè)法(P&0)、導(dǎo) 納增量法(INC)、間歇掃描法、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法。 不同的MPPT方法適用于不同的場(chǎng)合。例如，在航天火箭和空間站這些需要大量 資金的應(yīng)用情況，MPPT控制器的成本和復(fù)雜性不如它的性能和可靠性重要。因?yàn)榭刂破?需要在盡可能短的時(shí)間和不需周期調(diào)節(jié)的前提下，不斷追蹤到真正的最大功率點(diǎn)(MPP)，則 P&0， INC和RCC較適合。太陽(yáng)能汽車(chē)最需快速收斂到MPP，那么模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，RCC是 較好選擇。又因?yàn)樘?yáng)能汽車(chē)的負(fù)載主要包含電池，所以也可以考慮負(fù)載電流或電壓最大 化方法。 下面詳細(xì)介紹幾種常用MPPT方法的原理
1)恒電壓法(CVT) 恒電壓追蹤方法并不是嚴(yán)格意義上的最大功率追蹤方式，它屬于一種曲線擬合方 式，其工作原理是通過(guò)對(duì)光伏電池輸出特性的分析可知，最大功率點(diǎn)一般位于(0. 75 0. 95)U。。(開(kāi)路電壓)或者(0. 85 0. 95)L(短路電流)之間，該特性與光伏電池的材料和 制造工藝有很大關(guān)系。那么若當(dāng)前溫度下的電池開(kāi)路電壓已知，就可計(jì)算出此時(shí)的最大功 率點(diǎn)電壓，只要控制光伏電池的輸出電壓在這一點(diǎn)上，就可大致保證在該溫度下光伏電池 輸出最大功率。把最大功率點(diǎn)追蹤簡(jiǎn)化為恒電壓追蹤(CVT)，這就是CVT控制的理論依據(jù)。
衡電壓法缺點(diǎn)在于，控制精度差，系統(tǒng)最大功率追蹤的精度取決于給定電壓值選 擇的合理性，控制的適應(yīng)性差。當(dāng)系統(tǒng)外界環(huán)境發(fā)生變化，如日照強(qiáng)度，光伏電池板溫度發(fā) 生改變時(shí)系統(tǒng)難以進(jìn)行準(zhǔn)確的最大功率點(diǎn)追蹤。
2)擾動(dòng)觀測(cè)法(P&O) 擾動(dòng)觀測(cè)法的基本原理是人為給光伏電池組件的端口電壓增加一個(gè)擾動(dòng)量，將擾 動(dòng)前后的光伏電池輸出功率進(jìn)行比較若擾動(dòng)后光伏電池的輸出功率增加，則說(shuō)明此前的 擾動(dòng)能夠提高光伏電池的輸出功率，下一次則往相同的方向繼續(xù)擾動(dòng)光伏電池組的輸出電 壓；反之，若擾動(dòng)后光伏電池的輸出功率減少，則說(shuō)明擾動(dòng)不利于增加光伏電池的輸出功 率，下一次則往相反的方向擾動(dòng)。 由于擾動(dòng)觀測(cè)法需要時(shí)刻對(duì)光伏電池的端口電壓進(jìn)行擾動(dòng)，因此也具有一些不可 避免的缺點(diǎn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，只能在最大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行，造成一定的功率損失，這個(gè)缺點(diǎn)是由擾動(dòng)觀測(cè)法自身的原理所造成的，因此無(wú)法進(jìn)行完全的避免，只能通過(guò)合理選擇擾動(dòng)] 大小的方法來(lái)減小功率損失。 5)實(shí)時(shí)監(jiān)控法 實(shí)時(shí)監(jiān)控法是利用一個(gè)和主光伏陣列特性一樣的小電池模塊作為對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的 檢測(cè)工具，通過(guò)測(cè)量小電池模塊的開(kāi)路電壓、短路電流、日照強(qiáng)度和溫度等參數(shù)，利用已有 的光伏電池的模型知識(shí)，來(lái)分析計(jì)算實(shí)時(shí)的光伏電池的最大功率點(diǎn)電壓，從而使主陣列獲 得最大的功率輸出。這種方法需要額外的光伏電池，并且要求有光伏電池復(fù)雜而精確的數(shù) 學(xué)模型。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功 率追蹤方法，該方法簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)、抗干擾能力強(qiáng)，且有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
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本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 該發(fā)明最大功率追蹤方法，其包括以下步驟 a)檢測(cè)作為最大功率追蹤對(duì)象的發(fā)電設(shè)備的輸出功率P和該輸出功率的控制變 量X，并確定該控制變量X與所述輸出功率P的關(guān)系P (X); b)確定所述控制變量X的變動(dòng)范圍[xmin， xmax]和該范圍內(nèi)發(fā)電設(shè)備的最大功率 Pmax及該最大功率對(duì)應(yīng)的控制變量X* ; c)獲取最大功率運(yùn)行點(diǎn)A。pt及其控制變量X。pt，和依據(jù)發(fā)電設(shè)備輸出功率_控制變 量曲線獲取與所述最大功率運(yùn)行點(diǎn)等值輸出功率對(duì)應(yīng)的控制變量X' 。pt，以及發(fā)電設(shè)備并 網(wǎng)臨界控制變量值&。； d)把控制變量的變動(dòng)范圍[xmin， xmax]以U' 。pt和X。pt為臨界點(diǎn)依次分成四個(gè)
區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域使用不同的并網(wǎng)功率^，并以A。pt為嵌位點(diǎn)實(shí)行并網(wǎng)定功率控制。 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的最大功率追蹤方法采用功率嵌位的方法可以有效地避免
不斷的功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和負(fù)面影響，有利于整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高其安全
性。另一方面，將發(fā)電設(shè)備功率輸出特性曲線劃分為四個(gè)不同的區(qū)間，每個(gè)區(qū)間特性不同，
而采用不同的控制策略，簡(jiǎn)化了控制，并且由于控制變量容易獲取，其控制本身易于實(shí)現(xiàn)。
此外，依據(jù)輸出功率_控制變量曲線可以清楚的得知發(fā)電設(shè)備正常工作后，也就是所說(shuō)的
后兩個(gè)臨界點(diǎn)之間的區(qū)間，采用定功率運(yùn)行，可以保證發(fā)電設(shè)備輸出最大功率，提高經(jīng)濟(jì)性。 且易于驗(yàn)證的是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)A。pt處具有小干擾穩(wěn)定性，由于上述曲線為類(lèi)似于拋 物線的帽子形狀，除了最大輸出功率點(diǎn)外，其余每個(gè)輸出功率均對(duì)應(yīng)兩個(gè)運(yùn)行點(diǎn)，由于曲線 的最小值到最大值間斜率是大于零的，另一邊是小于零的，前者對(duì)應(yīng)的是不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，后 者是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，由于實(shí)行定功率控制，那么在當(dāng)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行在穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)A。pt對(duì)應(yīng)的不 穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)上時(shí)，任何小擾動(dòng)都將使得運(yùn)行點(diǎn)自動(dòng)過(guò)渡到具有穩(wěn)定性的A。pt點(diǎn)。
本方案可以通過(guò)改變發(fā)電設(shè)備輸出功率和控制變量的采樣方式和采樣周期靈活 的控制，能有效地避免測(cè)量誤差和環(huán)境中的小干擾，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠，且控制靈活。
上述最大功率追蹤方法，所述步驟c)中A。pt的獲取方法是在輸出功率P的減區(qū)間
內(nèi)，取p二p。pt二 a-s。)p^，該輸出功率輸出點(diǎn)為最大功率輸出點(diǎn)，其中參數(shù)S。為補(bǔ)償發(fā)
電設(shè)備至電網(wǎng)間的功率損耗P^s及系統(tǒng)波動(dòng)幅度所引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性的補(bǔ)償系數(shù)。
上述最大功率追蹤方法，所述步驟d)所采用的并網(wǎng)功率方法是
1)在控制變量X小于Xi。，控制送入電網(wǎng)的功率Pe = 0 ; 2)控制變量大于等于&。而小于X ' 。pt時(shí)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe = max(O， 2P-(1+S)PJ，其中S為大于0的正數(shù)； 3)控制變量大于等于X' 。pt而小于等于X。pt時(shí)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe二 (l-S。) P ; 4)控制變量大于X。pt時(shí)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe = (1+ S )Pmx。
上述最大功率追蹤方法，取步驟a)中檢測(cè)發(fā)電設(shè)備輸出功率P和控制變量X的采 樣周期為L(zhǎng)，令P(i)禾PX(i)為當(dāng)前時(shí)刻i的測(cè)量值，P(i-l)和X(i-l)為上一時(shí)刻i-l的 測(cè)量值，在X(i) ^Xi。的情況下: i.若P (i) G [P。pt， PmaJ ，控制并保持Pe = P。pt ;
6
ii.在不滿(mǎn)足步驟i的情況下，控制Pe二max(0，2P(i)-(l+S)PmJ的條件是P(i)
>P(H)且X(i) 〉X(i-l)，或者P(i) 〈P(i-l)且X(i) 〈X(i-l); iii.在不滿(mǎn)足步驟i的情況下，控制^= (l+S)P^的條件是P(i) >P(i-l)且 X(i) 〈X(i-l)，或者P(i) 〈P(i-l)且X(i) >X(i_l); iv.控制Pe = P。pt的條件是，若i-l時(shí)刻，運(yùn)行點(diǎn)位于步驟ii控制變量的區(qū)間內(nèi) 而在i時(shí)刻進(jìn)入步驟iii的區(qū)間內(nèi)；或者，若i-l時(shí)刻，運(yùn)行點(diǎn)位于步驟iii控制變量的區(qū) 間內(nèi)而在i時(shí)刻進(jìn)入步驟ii的區(qū)間內(nèi)；該兩條件任一條件滿(mǎn)足時(shí)，發(fā)電設(shè)備的最大功率P^ =P(i-l)及該最大功率對(duì)應(yīng)的控制變量Xf = X(i-l)。 上述最大功率追蹤方法，當(dāng)檢測(cè)發(fā)電設(shè)備輸出功率P和控制變量X的采樣失真或 超過(guò)預(yù)定誤差，加大采樣周期Ts。 上述方法，采用控制變量的動(dòng)態(tài)方程f :一(戶(hù)(Z)-。驗(yàn)證當(dāng)前點(diǎn)的穩(wěn)定性。 上述最大功率追蹤方法，所述控制變量在發(fā)電設(shè)備是光伏發(fā)電設(shè)備時(shí)為其出口直
流電壓U。c，是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備時(shí)為風(fēng)力機(jī)主軸轉(zhuǎn)速"m。
(四)


下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案再進(jìn)一步的闡述，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員
更好的理解本發(fā)明，其中 圖l為增量電導(dǎo)法原理圖。 圖2為增量電導(dǎo)法算法流程圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中最大功率追蹤方法原理示意圖。
圖4為并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)框圖。 圖5為光輻照度變化曲線和光伏陣列出口直流電壓變化曲線圖，該圖取自監(jiān)控儀 器，橫軸為時(shí)間軸(0.02s)，縱軸下半部分出口直流電壓(IOOV)，上半部分為光輻照度(50， 極點(diǎn)是500)。 圖6為電網(wǎng)三相相電壓、光伏電站注入電網(wǎng)電流和功率，該圖取自監(jiān)控儀器，橫軸 為時(shí)間軸(0.02s)，縱軸的三部分從下至上分別為光伏電站注入電網(wǎng)功率(0. 5*104)，光伏 電站注入電網(wǎng)電流(±20)，電網(wǎng)三相相電壓(±200)。 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中最大功率追蹤方法追蹤最大功率過(guò)程曲線。 圖中1 、光伏陣列，2 、穩(wěn)壓電容，3 、 DC-DC變換器，4、 DC-AC變換器，5 、濾波器，6 、變
壓器，7、母線，8、電網(wǎng)。
(五)
具體實(shí)施例方式參照說(shuō)明書(shū)附圖3，一個(gè)實(shí)例一種最大功率追蹤方法，其包括以下步驟 a)檢測(cè)作為最大功率追蹤對(duì)象的發(fā)電設(shè)備的輸出功率P和該輸出功率的控制變
量X，并確定該控制變量X與所述輸出功率P的關(guān)系P (x); b)確定所述控制變量X的變動(dòng)范圍[xmin， xmax]和該范圍內(nèi)發(fā)電設(shè)備的最大功率 Pmax及該最大功率對(duì)應(yīng)的控制變量X* ; c)獲取最大功率運(yùn)行點(diǎn)A。pt及其控制變量X。pt，和依據(jù)發(fā)電設(shè)備輸出功率_控制變量曲線獲取與所述最大功率運(yùn)行點(diǎn)等值輸出功率對(duì)應(yīng)的控制變量X' 。pt，以及發(fā)電設(shè)備并
網(wǎng)臨界控制變量值&。； d)把控制變量的變動(dòng)范圍[xmin， xmax]以U' 。pt和X。pt為臨界點(diǎn)依次分成四個(gè) 區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域使用不同的并網(wǎng)功率^，并以A。pt為嵌位點(diǎn)實(shí)行并網(wǎng)定功率控制。
其中所說(shuō)的四個(gè)區(qū)域依次定義為I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)和IV區(qū)。
所述步驟c)中A。pt的獲取方法是在輸出功率P的減區(qū)間內(nèi)，取P二P。pt二 (1-S。) P^，該輸出功率輸出點(diǎn)為最大功率輸出點(diǎn)，其中參數(shù)s。為主要補(bǔ)償發(fā)電設(shè)備至電網(wǎng)間的 功率損耗&。ss的補(bǔ)償系數(shù)，該補(bǔ)償系數(shù)還考慮系統(tǒng)波動(dòng)所引起的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，其值是 一個(gè)常數(shù)，根據(jù)發(fā)電設(shè)備的特性可以很容易計(jì)算出來(lái)，從而可以使功率追蹤更可信。
所述步驟d)所采用的并網(wǎng)功率方法是 1)在控制變量X小于Xi。，也就是I區(qū)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe = 0 ; 2)控制變量大于等于Xi。而小于X' 。pt時(shí)，也就是II區(qū)，控制送入電網(wǎng)的功率^
二max(0，2P-(l+S)P隨)，其中S為大于0的正數(shù)； 3)控制變量大于等于X' 。pt而小于等于X。pt時(shí)，也就是III區(qū)，控制送入電網(wǎng)的功 率P, (l-S。)P隨; 4)控制變量大于X。pt時(shí)，也就是IV區(qū)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe二 (l+S)Pmax。
其中，對(duì)III區(qū)和IV區(qū)實(shí)行定功率控制，尤其是前者，所選擇的具有穩(wěn)定性的A。pt， 不僅是系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性好，且可以保證發(fā)電設(shè)備輸出最大功率以提高經(jīng)濟(jì)性。此外又I區(qū) 和II區(qū)并沒(méi)有完全利用發(fā)電設(shè)備的所有輸出功率，儲(chǔ)存在穩(wěn)定電容內(nèi)，因此IV區(qū)的功率輸 出也是能夠保證的，且是穩(wěn)定的。 發(fā)電設(shè)備輸出特性曲線受多種因素影響(以光伏陣列為例，其輸出特性曲線受光 輻照度、溫度、風(fēng)速等多種外界條件影響)而時(shí)刻變化，又由該例上面步驟4)知道，由運(yùn)行 點(diǎn)由II區(qū)進(jìn)入IV區(qū)或由IV進(jìn)入II的時(shí)刻來(lái)確定P, = P(i-l)，與發(fā)電設(shè)備輸出特性曲 線真實(shí)的最大功率很難相等。再有，由上面對(duì)功率鉗位式的最大功率追蹤方法的闡述可知， (1+S)P^稍大于發(fā)電設(shè)備輸出特性曲線真實(shí)的最大功率是必要的，通過(guò)設(shè)置可靠系數(shù)s 可起到補(bǔ)償這種誤差的作用。 為了更方便的確定發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)功率的轉(zhuǎn)換，取步驟a)中檢測(cè)發(fā)電設(shè)備輸出功 率P和控制變量X的采樣周期為T(mén)s，令P(i)禾PX(i)為當(dāng)前時(shí)刻i的測(cè)量值，P(i-l)和 X(i-l)為上一時(shí)刻i-l的測(cè)量值，在X(i) ^Xi。的情況下:
i.若P (i) G [P。pt， PmaJ ，控制并保持Pe = P。pt ; ii.在不滿(mǎn)足步驟i的情況下，控制Pe二max(0，2P(i)-(l+S)PmJ的條件是P(i)
>P(H)且X(i) 〉X(i-l)，或者P(i) 〈p(i-l)且X(i) 〈X(i-l); iii.在不滿(mǎn)足步驟i的情況下，控制^= (l+S)P^的條件是P(i) >P(i-l)且 X(i) 〈X(i-l)，或者P(i) 〈P(i-l)且X(i) >X(i_l); iv.控制Pe二P。pt的條件是，若i-l時(shí)刻，運(yùn)行點(diǎn)位于步驟ii控制變量的區(qū)間(II 區(qū))內(nèi)而在i時(shí)刻進(jìn)入步驟iii的區(qū)間(III區(qū))內(nèi)；或者，若i-l時(shí)刻，運(yùn)行點(diǎn)位于步驟 iii控制變量的區(qū)間內(nèi)而在i時(shí)刻進(jìn)入步驟ii的區(qū)間內(nèi)，該兩條件任一條件滿(mǎn)足時(shí)，發(fā)電設(shè) 備的最大功率P^ = P(i-l)及該最大功率對(duì)應(yīng)的控制變量Xf = X(i-l)。
當(dāng)檢測(cè)發(fā)電設(shè)備輸出功率P和控制變量X的采樣失真或超過(guò)預(yù)定誤差，加大采樣周期Ts，可以用簡(jiǎn)單的方法解決測(cè)量誤差及環(huán)境中的小干擾。
1 采用控制變量的動(dòng)態(tài)方程丁-:(戶(hù)(X)—。驗(yàn)證當(dāng)前點(diǎn)的穩(wěn)定性。式中M與發(fā)
電設(shè)備有關(guān)，若是光伏發(fā)電設(shè)備，則指穩(wěn)壓電容C與相應(yīng)控制變量的積。 一個(gè)例子，在III 區(qū)內(nèi)，施行定功率控制策略^ = P。pt時(shí)，發(fā)電設(shè)備有兩個(gè)可能的運(yùn)行點(diǎn)A' 。pt和A。pt。
將上式在A' 。pt和A。pt點(diǎn)處進(jìn)行線性化得到 i/AZ1 W



AX
特征方程為
從而，系統(tǒng)只有一個(gè)實(shí)數(shù)特征根 h 1 ^
t/尸八
在A' 。pt運(yùn)行點(diǎn)處，由于^^0從而A為一個(gè)大于O的實(shí)數(shù)，也即A' 。pt點(diǎn)是不
i/尸八
穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。而在A。pt點(diǎn)處，由于^〈0從而A為一個(gè)小于0的實(shí)數(shù)，也即A。pt點(diǎn)是穩(wěn)定
運(yùn)行點(diǎn)。因此，在III內(nèi)的A' 。pt點(diǎn)處運(yùn)行時(shí)，任何小擾動(dòng)都將使得運(yùn)行點(diǎn)自動(dòng)過(guò)渡到具有 穩(wěn)定性的A一點(diǎn)。 所述控制變量在發(fā)電設(shè)備是光伏發(fā)電設(shè)備時(shí)為其出口直流電壓UDC，是風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備時(shí)為風(fēng)力機(jī)主軸轉(zhuǎn)速"m。 以光伏發(fā)電設(shè)備為例，實(shí)施例條件設(shè)定光伏陣列并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4 所示，控制變量為穩(wěn)壓電容電壓U。c，并網(wǎng)運(yùn)行最低電壓為500V(直流)，S =0.1， S。= 0.03。光輻照度依照?qǐng)D5上圖所示進(jìn)行變化 光伏電站光輻照度變化，光伏電站動(dòng)態(tài)特性隨之發(fā)生改變，依照所提功率鉗位式
最大功率追蹤方法追蹤最大功率的仿真結(jié)果分別如圖5、圖6和圖7所示。 圖5下面的小圖顯示了隨著光輻照度的變化，光伏陣列出口直流電壓的變化過(guò)
程。光輻照度由0突變?yōu)?000時(shí)，光伏陣列為穩(wěn)壓電容充電，直流電壓在0. 008s左右上升
至500V，電站并網(wǎng)運(yùn)行(見(jiàn)圖5、圖6)。光輻照度由1000降至500時(shí)，在所提最大功率追蹤
方法的控制下，經(jīng)過(guò)0. 04s左右，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在新的穩(wěn)定點(diǎn)(見(jiàn)圖6、圖7)。 本實(shí)施例結(jié)果驗(yàn)證了本發(fā)明所提出的對(duì)并網(wǎng)功率進(jìn)行嵌位的最大功率追蹤方法
的可行性和有效性。
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權(quán)利要求
一種最大功率追蹤方法，其特征在于其包括以下步驟a)檢測(cè)作為最大功率追蹤對(duì)象的發(fā)電設(shè)備的輸出功率P和該輸出功率的控制變量X，并確定該控制變量X與所述輸出功率P的關(guān)系P(x)；b)確定所述控制變量X的變動(dòng)范圍[xmin，xmax]和該范圍內(nèi)發(fā)電設(shè)備的最大功率Pmax及該最大功率對(duì)應(yīng)的控制變量X*；c)獲取最大功率運(yùn)行點(diǎn)Aopt及其控制變量Xopt，和依據(jù)發(fā)電設(shè)備輸出功率-控制變量曲線獲取與所述最大功率運(yùn)行點(diǎn)等值輸出功率對(duì)應(yīng)的控制變量X′opt，以及發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)臨界控制變量值Xio；d)把控制變量的變動(dòng)范圍[xmin，xmax]以Xio、X′opt和Xopt為臨界點(diǎn)依次分成四個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域使用不同的并網(wǎng)功率pe，并以Aopt為嵌位點(diǎn)實(shí)行并網(wǎng)定功率控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的最大功率追蹤方法，其特征在于所述步驟c)中A。pt的獲取方法是在輸出功率P的減區(qū)間內(nèi)，取P = P。pt = (l-S。)P^，該輸出功率輸出點(diǎn)為最大功率輸出點(diǎn)，其中參數(shù)s。為補(bǔ)償發(fā)電設(shè)備至電網(wǎng)間的功率損耗p,^及系統(tǒng)波動(dòng)幅度所引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性的補(bǔ)償系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的最大功率追蹤方法，其特征在于所述步驟d)所采用的并網(wǎng)功率方法是1) 在控制變量X小于Xi。，控制送入電網(wǎng)的功率Pe = 0 ;2) 控制變量大于等于Xi()而小于X' 。pt時(shí)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe = max (0， 2P- (1+ S ) P,)，其中S為大于O的正數(shù)；3) 控制變量大于等于X' 。pt而小于等于X。pt時(shí)，控制送入電網(wǎng)的功率^二 (l-S。)Pmax;4) 控制變量大于X。pt時(shí)，控制送入電網(wǎng)的功率Pe二 (l+S)Pmax。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的最大功率追蹤方法，其特征在于取步驟a)中檢測(cè)發(fā)電設(shè)備 輸出功率P和控制變量X的采樣周期為T(mén)s，令P(i)和X(i)為當(dāng)前時(shí)刻i的測(cè)量值，P(i-l) 和X(i-l)為上一時(shí)刻i-l的測(cè)量值，在X(i) > Xi0的情況下:i. 若P(i) G [p。pt，Pmax，控制并保持Pe二p。pt;ii. 在不滿(mǎn)足步驟i的情況下，控制Pe二max(0，2P(i)-(l+S)Pj的條件是P(i) > P(i-l)且X(i) 〉X(i-l)，或者P(i) 〈P(i-l)且X(i) 〈X(i-l);iii. 在不滿(mǎn)足步驟1的情況下，控制^= (l+S)P,的條件是P(i) >P(i-l)且X(i) 〈X(i-l)，或者P(i) 〈P(i-l)且X(i) >X(i-l);iv. 控制^ = P。pt的條件是，若i-l時(shí)刻，運(yùn)行點(diǎn)位于步驟ii控制變量的區(qū)間內(nèi)而在 i時(shí)刻進(jìn)入步驟iii的區(qū)間內(nèi)；或者，若i-l時(shí)刻，運(yùn)行點(diǎn)位于步驟iii控制變量的區(qū)間內(nèi) 而在i時(shí)刻進(jìn)入步驟ii的區(qū)間內(nèi)；該兩條件任一條件滿(mǎn)足時(shí)，發(fā)電設(shè)備的最大功率P^ = P (i-l)及該最大功率對(duì)應(yīng)的控制變量X* = X (i-l)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的最大功率追蹤方法，其特征在于當(dāng)檢測(cè)發(fā)電設(shè)備輸出功率P 和控制變量X的采樣失真或超過(guò)預(yù)定誤差，加大采樣周期Ts。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的最大功率追蹤方法，其特征在于采用控制變量的動(dòng)態(tài)方程<formula>formula see original document page 2</formula>驗(yàn)證當(dāng)前點(diǎn)的穩(wěn)定性。 必 M
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的最大功率追蹤方法，其特征在于所述控制變量在發(fā)電設(shè)備是光伏發(fā)電設(shè)備時(shí)為其出口直流電壓U。c，是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備時(shí)為風(fēng)力機(jī)主軸轉(zhuǎn)速
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種最大功率追蹤方法，其檢測(cè)作為最大功率追蹤對(duì)象的發(fā)電設(shè)備的輸出功率P和該輸出功率的控制變量X，并確定該控制變量X與所述輸出功率P的關(guān)系P(x)，在控制變量X的變動(dòng)范圍[xmin，xmax]內(nèi)以Xio、X′opt和Xopt為臨界點(diǎn)依次分成四個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域使用不同的并網(wǎng)功率Pe，并以Aopt為嵌位點(diǎn)實(shí)行并網(wǎng)定功率控制，從而該方法簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)、抗干擾能力強(qiáng)，且有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101694942SQ200910019369
公開(kāi)日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者趙義術(shù) 申請(qǐng)人:山東電力研究院;