一種基于擾動自適應(yīng)的mppt控制方法
【專利摘要】本發(fā)明基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法，采集端口電壓U(k)和電流I(k)，計算實時功率P(k)，與電池板的理論最大功率進行比較，啟動最大功率控制；給端口電壓U(k)施加一個初始擾動量dU，參集光伏電池板穩(wěn)定后的實時端口電壓數(shù)據(jù)U(k+1)＝U+dU和電流數(shù)據(jù)I(k+1)，計算功率P(k+1)，與未施加擾動量前的功率相較P(k+1)-P(k)，若結(jié)果是功率增加方向，下一次擾動施加時增加擾動的量dU+T，如此反復(fù)直到出現(xiàn)擾動施加前后功率相較結(jié)果出現(xiàn)功率減小方向時，采集光伏電池板實時端口電壓為U(y)，施加反向擾動U(y)-dU，下一次擾動施加時減少擾動的量dU-T，當(dāng)出現(xiàn)功率比較結(jié)果為反映功率改變的方向時，則重復(fù)本步驟；找出電池板輸出最大功率時對應(yīng)的電壓值U(z)，控制結(jié)束。
【專利說明】-種基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法，具體而言，涉及一種實現(xiàn)雙級 式光伏逆變器的最大功率輸出的控制方法，適用于各種功率等級的光伏能源并網(wǎng)發(fā)電場 合。本發(fā)明屬于光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 新能源發(fā)電已經(jīng)在世界各地得到廣泛的認(rèn)同和發(fā)展，其中光伏發(fā)電更是新能源領(lǐng) 域發(fā)展的重要角色。太陽能作為一種取之不盡，用之不竭的綠色能源，發(fā)展光伏發(fā)電用來應(yīng) 對我國能源緊缺的現(xiàn)狀乃是大勢所趨。眾所周知，光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)在于光伏逆變 并網(wǎng)，它是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成電網(wǎng)中交流電，其中關(guān)鍵在于怎樣讓光伏 電池板始終工作在最大能效利用的條件下。
[0003] 目前常見的光伏逆變器的拓?fù)浯蠖嗍莾杉壥降模谝患墳镈C-DC變換，第二級為 DC-AC變換。DC-DC變換其作用是升高光伏電池板的輸出直流電壓，同時完成MPPT控制的 實現(xiàn)；DC-AC變換其作用是將盡量無損耗的將直流功率逆變成交流并實現(xiàn)并網(wǎng)。
[0004] MPPT最大功率跟蹤控制方法實質(zhì)上是一個自尋優(yōu)過程，即通過控制端電壓或其他 物理量，使光伏電池能在各種不同的日照和溫度情況下智能地輸出最大功率。目前現(xiàn)有的 MPPT最大功率跟蹤控制方法有：增量導(dǎo)電法、爬山法、波動相關(guān)控制法、擾動觀測法等。傳 統(tǒng)MPPT算法一擾動觀察法，因擾動步長固定而導(dǎo)致的搜尋最大功率點速度較慢和在最大 功率點出現(xiàn)較大電壓震蕩的不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為改進傳統(tǒng)MPPT-擾動觀察法的不足，因擾動步長 固定而導(dǎo)致的搜尋最大功率點速度較慢和在最大功率點出現(xiàn)較大電壓震蕩的不足，提出一 種擾動步長自適應(yīng)的MPPT算法達到良好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法，具體步驟為：
[0007] 步驟1當(dāng)光伏電池板開始工作時，采集起端口電壓U(k)和電流I (k)，計算出實時 功率P(k)，當(dāng)其與電池板的理論最大功率進行比較當(dāng)出現(xiàn)差值時，則啟動最大功率控制。
[0008] 步驟2給端口電壓U(k)施加一個初始擾動量dU，參集光伏電池板穩(wěn)定后的實時端 口電壓數(shù)據(jù)U (k+1) = U+dU和電流數(shù)據(jù)I (k+1)，計算功率P (k+1)，讓其與未施加擾動量前 的功率相較P(k+l)_P(k)，相較過后的結(jié)果反映功率改變的方向，若結(jié)果是功率增加方向， 則再下一次擾動施加時增加擾動的量dU+T。如此反復(fù)的進行此步驟，直到出現(xiàn)擾動施加前 后功率相較結(jié)果出現(xiàn)功率減小方向。
[0009] 步驟3當(dāng)出現(xiàn)功率減小方向結(jié)果時，采集光伏電池板實時端口電壓為U(y)，則開 始施加反向擾動U(y)_dU，與此同時下一次擾動施加時減少擾動的量dU-T。當(dāng)出現(xiàn)功率比 較結(jié)果為反映功率改變的方向時，則進入步驟2。
[0010] 步驟4找出電池板輸出最大功率時對應(yīng)的電壓值U(z)，MPPT控制結(jié)束。 toon] 本發(fā)明首先設(shè)置一個初始擾動量dU，當(dāng)一次向端口電壓擾動完成后進入穩(wěn)定狀態(tài) 后，采樣當(dāng)前電壓u(k+l)、I(k+1)并計算出功率P(k+1)，與再投入擾動之前的功率p(k-l) 相差。
[0012] 當(dāng)P(k+1)-P(k)>0時，說明功率正朝增大方向變化，則在下一次擾動量dU增加一 個T = 50% *dU，從而相比固定擾動步長的方法更加快速的尋找到最大功率點。
[0013] 當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)p(k+i)-p(k)〈o時，說明已經(jīng)尋找到了最大功率點，則在下一次擾 動量dU減小一個T = 50% *dU，從而來減小在最大功率點處的震蕩損耗。
[0014] 有益效果：本發(fā)明提出的一種步長可變且變化方向具有自適應(yīng)行的MPPT控制方 法，相比傳統(tǒng)擾動觀察法，因擾動步長固定而導(dǎo)致的搜尋最大功率點速度較慢和在最大功 率點出現(xiàn)較大電壓震蕩的不足，提出一種擾動步長自適應(yīng)的MPPT算法達到良好的穩(wěn)態(tài)性 能和動態(tài)性能?？傮w而言本發(fā)明所構(gòu)思的技術(shù)方案與現(xiàn)有的技術(shù)方案相比，有效地提高了 搜索到最大功率點的速度和穩(wěn)定時跟蹤最大功率點的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是光伏電池的I-U與P-U特性曲線；
[0016] 圖2是本發(fā)明基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明提出的一種基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法是一個自尋優(yōu)過程，即通過 控制端電壓，使光伏電池能在各種不同的日照和溫度環(huán)境下智能化地輸出最大功率。通過 擾動步長的自適應(yīng)的變化可以實現(xiàn)，快速的搜尋出最大功率點，同時提高其精度。
[0018] 結(jié)合附圖圖1及實施例，對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0019] 步驟1當(dāng)光伏電池板開始工作時，采集起端口電壓U(k)和電流I (k),計算出實時 功率P(k)，當(dāng)其與電池板的理論最大功率進行比較當(dāng)出現(xiàn)差值時，則啟動最大功率控制。
[0020] 步驟2給端口電壓U(k)施加一個初始擾動量dU，參集光伏電池板穩(wěn)定后的實時端 口電壓數(shù)據(jù)U (k+1) = U+dU和電流數(shù)據(jù)I (k+1)，計算功率P (k+1)，讓其與未施加擾動量前 的功率相較P(k+l)_P(k)，相較過后的結(jié)果反映功率改變的方向，若結(jié)果是功率增加方向， 則再下一次擾動施加時增加擾動的量dU+T。如此反復(fù)的進行此步驟，直到出現(xiàn)擾動施加前 后功率相較結(jié)果出現(xiàn)功率減小方向。
[0021] 步驟3當(dāng)出現(xiàn)功率減小方向結(jié)果時，采集光伏電池板實時端口電壓為U(y)，則開 始施加反向擾動U(y)_dU，與此同時下一次擾動施加時減少擾動的量dU-T。當(dāng)出現(xiàn)功率比 較結(jié)果為反映功率改變的方向時，則進入步驟2。
[0022] 步驟4找出電池板輸出最大功率時對應(yīng)的電壓值U(z)，MPPT控制結(jié)束。
[0023] 如此執(zhí)行上述過程能夠快速準(zhǔn)確的找出最大功率點，并同時有效地減小了在跟蹤 最大功率點時的電壓震蕩。
[0024] 以上所述僅是本發(fā)明的實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與裝飾，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于擾動自適應(yīng)的MPPT控制方法，其特征在于，具體步驟為： 步驟一、當(dāng)光伏電池板開始工作時，采集起端口電壓U (k)和電流I (k)，計算出實時功 率P(k)，當(dāng)其與電池板的理論最大功率進行比較當(dāng)出現(xiàn)差值時，則啟動最大功率控制； 步驟二、給端口電壓U(k)施加一個初始擾動量dU，參集光伏電池板穩(wěn)定后的實時端口 電壓數(shù)據(jù)U (k+1) = U+dU和電流數(shù)據(jù)I (k+1)，計算功率P (k+1)，讓其與未施加擾動量前的 功率相較P(k+l)_P(k)，相較過后的結(jié)果反映功率改變的方向，若結(jié)果是功率增加方向，則 再下一次擾動施加時增加擾動的量dU+T ;如此反復(fù)的進行此步驟，直到出現(xiàn)擾動施加前后 功率相較結(jié)果出現(xiàn)功率減小方向； 步驟三、當(dāng)出現(xiàn)功率減小方向結(jié)果時，采集光伏電池板實時端口電壓為U(y)，則開始施 加反向擾動U(y)_dU，與此同時下一次擾動施加時減少擾動的量dU-T ;當(dāng)出現(xiàn)功率比較結(jié) 果為反映功率改變的方向時，則進入步驟二； 步驟四、找出電池板輸出最大功率時對應(yīng)的電壓值U(z)，MPPT控制結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MPPT控制方法，其特征在于：設(shè)置初始擾動量dU，當(dāng)一 次向端口電壓擾動完成后進入穩(wěn)定狀態(tài)后，采樣當(dāng)前電壓U(k+1)、I (k+Ι)并計算出功率 P (k+Ι)，與再投入擾動之前的功率P (k-Ι)相差； 當(dāng)P (k+1)-P(k)>0時，說明功率正朝增大方向變化，則在下一次擾動量dU增加一個T =50% *dU，從而相比固定擾動步長的方法更加快速的尋找到最大功率點； 當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)P(k+1)-P(k)〈0時，說明已經(jīng)尋找到了最大功率點，則在下一次擾動量 dU減小一個T = 50% *dU，從而來減小在最大功率點處的震蕩損耗。
【文檔編號】G05F1/67GK104156029SQ201410400774
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】孫攀, 陶保震, 袁博, 李立, 張少強 申請人:南京國電南自城鄉(xiāng)電網(wǎng)自動化工程有限公司