應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)追蹤方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，首先對(duì)光伏陣列電壓、直流母線電壓、并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣；其次對(duì)多級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模，并分析得出系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作條件；最后對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。本發(fā)明方法穩(wěn)態(tài)條件下能夠快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，僅需對(duì)陣列輸出電壓進(jìn)行采樣與觀測(cè)，其實(shí)現(xiàn)成本低，算法簡(jiǎn)單可靠，且能有效避免母線電壓崩潰現(xiàn)象；而且該算法不受光照強(qiáng)弱的影響，可以實(shí)現(xiàn)全功率段的有效穩(wěn)態(tài)跟蹤；另外不會(huì)受到采樣量化誤差的影響，且控制量精度越高，還可根據(jù)系統(tǒng)輸出功率值采用變步長(zhǎng)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)條件下的快速跟蹤。
【專(zhuān)利說(shuō)明】應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)追蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能分布式可再生新能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)追蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏電池的輸出功率特性具有很強(qiáng)的非線性,其最大輸出功率及最大輸出功率點(diǎn)電壓與電流隨著溫度、光照強(qiáng)度、光照的不均衡度等因素變化。采用有效的最大功率點(diǎn)跟蹤算法，才能提高光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)光伏電池組件電能的利用率。目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的方法有很多:定電壓法、擾動(dòng)觀察法、增量電導(dǎo)法、智能MPPT以及很多的新型算法等等，但是這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，定電壓法是一種開(kāi)環(huán)MPPT算法，控制簡(jiǎn)單快速，但由于忽略了溫度對(duì)光伏電池板輸出電壓的影響，因此，溫差越大，定電壓發(fā)的跟蹤誤差越大；擾動(dòng)觀察法具有控制概念清晰、簡(jiǎn)單、被測(cè)參數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，但是電壓初始值及擾動(dòng)電壓步長(zhǎng)對(duì)跟蹤精度與速度有較大影響；增量電導(dǎo)法的主要優(yōu)點(diǎn)是控制穩(wěn)定度高，當(dāng)外部環(huán)境參數(shù)變化時(shí)，系統(tǒng)能平穩(wěn)的追蹤其變化，且與光伏電池的特性與參數(shù)無(wú)關(guān)，但是其對(duì)控制系統(tǒng)的要求較高，另外，電壓初始值對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中的跟蹤性能有較大影響；智能MPPT設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，不易于編程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，穩(wěn)態(tài)條件下能夠快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，僅需對(duì)陣列輸出電壓進(jìn)行采樣與觀測(cè)，且能有效避免母線電壓崩潰現(xiàn)象，而且該方法不受光照強(qiáng)弱的影響，可以實(shí)現(xiàn)全功率段的有效穩(wěn)態(tài)跟蹤。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0005]步驟1:對(duì)光伏陣列電壓、直流母線電壓、并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣；
[0006]步驟2:對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模，并分析得出系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作條件;
[0007]步驟3:對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0009]其中的步驟2對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模，并分析得出系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作條件，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0010]用可控直流電壓源代表直流母線，控制其電壓為母線電壓給Svd_f，將DC_DC變
換器等效為理想的直流變壓器，變壓器變比滿足& = ^7，由于Vpv隨著光伏陣列的工作點(diǎn)
而改變，所以變壓器為可調(diào)變比的，將逆變并網(wǎng)部分直接等效為電流源；忽略防反充二極管的壓降，電容C兩端的電壓與光伏陣列電壓相等，以iPV、L、i分別表示光伏陣列輸出瞬時(shí)電流、直流濾波電容瞬時(shí)充電電流以及濾波電容后面部分電路的瞬時(shí)電流，Vpv表示光伏陣列輸出瞬時(shí)電壓，Pm為給定瞬時(shí)并網(wǎng)功率，忽略并網(wǎng)無(wú)功功率的影響，以P1和P2分別表示變壓器原邊和副邊的功率，P1與P2相等，Pdc表示直流母線的功率流動(dòng)量，則:
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施: 步驟1:對(duì)光伏陣列電壓、直流母線電壓、并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣； 步驟2:對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模，并分析得出系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作條件； 步驟3:對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于，所述的步驟2對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模，并分析得出系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作條件，具體按照以下步驟實(shí)施: 用可控直流電壓源代表直流母線，控制其電壓為母線電壓給，將DC_DC變換器等效為理想的直流變壓器，變壓器變比滿足K= Vdcref/Vpv，由于Vpv隨著光伏陣列的工作點(diǎn)而改

變，所以變壓器為可調(diào)變比的，將逆變并網(wǎng)部分直接等效為電流源；忽略防反充二極管的壓降，電容c兩端的電壓與光伏陣列電壓相等，以iPV、i。、i分別表示光伏陣列輸出瞬時(shí)電流、直流濾波電容瞬時(shí)充電電流以及濾波電容后面部分電路的瞬時(shí)電流，Vpv表示光伏陣列輸出瞬時(shí)電壓，Pm為給定瞬時(shí)并網(wǎng)功率，忽略并網(wǎng)無(wú)功功率的影響，以P1和P2分別表示變壓器原邊和副邊的功率，P1與P2相等，Pdc表示直流母線的功率流動(dòng)量，則:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于，所述的步驟3對(duì)多級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，具體按照以下步驟實(shí)施: 利用DC_DC變換器實(shí)現(xiàn)母線穩(wěn)壓控制，選用Boost電路，采用母線電壓外環(huán)加電感電流內(nèi)環(huán)控制，外環(huán)采用PI控制器，內(nèi)環(huán)采用P控制器，利用并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，在光伏陣列電壓穩(wěn)定工作時(shí)以一定步長(zhǎng)給并網(wǎng)功率值施加一個(gè)正擾動(dòng)信號(hào)，若光伏陣列電壓下降速率逐漸減小并再次趨于穩(wěn)定，則證明光伏陣列輸出電壓位于最大輸出功率點(diǎn)電壓右側(cè)，此時(shí)繼續(xù)給并網(wǎng)功率施加正擾動(dòng)；若陣列電壓下降速率逐漸增大，電壓值無(wú)法穩(wěn)定，則證明光伏陣列工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)左側(cè)，此時(shí)對(duì)并網(wǎng)功率施加負(fù)擾動(dòng)，使光伏陣列工作電壓恢復(fù)至最大功率點(diǎn)電壓右側(cè)，穩(wěn)定后繼續(xù)以一定步長(zhǎng)給并網(wǎng)功率施加正擾動(dòng)使光伏陣列工作電壓點(diǎn)趨于最大功率點(diǎn)電壓；在光伏陣列輸出電壓變化過(guò)程中，不對(duì)并網(wǎng)功率進(jìn)行改變。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK103472885SQ201310362304
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】張琦, 孫向東, 郭列, 安少亮, 任碧瑩, 楊慧 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)