一種光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤的方法。該方法基于光伏電池特性，對(duì)陣列的功率曲線快速采樣，估計(jì)各峰值點(diǎn)的功率并確定全局峰值所在區(qū)間，進(jìn)行區(qū)間內(nèi)單峰MPPT，實(shí)現(xiàn)全局多峰MPPT。該方法主要包括如下步驟：(1)改變陣列輸出電壓，快速采樣其功率曲線。(2)根據(jù)電池板特性參數(shù)與采樣數(shù)據(jù)，分析陣列的峰值情況并估計(jì)峰值大小，確定全局峰值所在區(qū)間。(3)在該區(qū)間內(nèi)進(jìn)行變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的單峰MPPT。(4)定時(shí)或當(dāng)實(shí)際功率偏離計(jì)算最大功率較大時(shí)重復(fù)該方法。該方法基于光伏電池板的特性參數(shù)，只采樣光伏陣列功率曲線上的若干個(gè)點(diǎn)，簡(jiǎn)單運(yùn)算即可得到各峰值的估計(jì)值，快速定位全局峰值所在區(qū)間，具有概念清晰，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏并網(wǎng)發(fā)電使太陽(yáng)能的大規(guī)模利用成為可能，面對(duì)發(fā)電成本較高，提高系統(tǒng)效率一直是研究的熱點(diǎn)。對(duì)多個(gè)光伏電池模塊串并聯(lián)組成的光伏陣列而言，當(dāng)存在局部陰影(云層、樹(shù)木、建筑遮擋時(shí))時(shí)，會(huì)造成光伏陣列輸出功率曲線存在多個(gè)局部峰值(最大值)，傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)容易收斂于局部峰值，從而造成光伏陣列的功率損失。
[0003]因此在光伏陣列發(fā)生局部陰影時(shí)，為了讓光伏陣列輸出盡可能多的功率，需要改進(jìn)傳統(tǒng)的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤方法，使其能夠收斂于全局峰值?，F(xiàn)有的多峰最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，往往是基于人工智能的 方法，其運(yùn)算量大，缺乏嚴(yán)格的理論驗(yàn)證，在實(shí)際工程中難以得到使用。本發(fā)明提出多峰最大功率點(diǎn)跟蹤方法基于電池板的實(shí)際特性參數(shù)，擁有較快的跟蹤速度，而且具有概念清晰，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，解決光伏陣列局部陰影情況下存在多個(gè)峰值問(wèn)題而最大功率跟蹤策略收斂于局部峰值，從而導(dǎo)致功率損失的問(wèn)題，提高了光伏陣列的輸出功率。該方法原理清晰，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易工程實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明的光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤的方法的技術(shù)方案分三個(gè)步驟，分別是由I)快速功率曲線采樣；2)結(jié)合采樣數(shù)據(jù)與光伏電池板特性參數(shù)估計(jì)各峰值的大??；3)在全局峰值所在的電壓區(qū)間內(nèi)進(jìn)行變步長(zhǎng)的擾動(dòng)觀察法最大功率點(diǎn)跟蹤。4)滿足一定條件時(shí)，回到步驟I)。具體如下所述:
[0006]I)快速功率曲線采樣
[0007]1.1)根據(jù)光伏陣列中每串模塊數(shù)目η確定最大可能的峰值數(shù)目n，已知光伏陣列的開(kāi)路電壓為V。。，在O~V。。中平均取6n個(gè)點(diǎn)，作為采樣點(diǎn)，快速改變光伏陣列的輸出電壓，分別采樣該6n個(gè)采樣點(diǎn)的輸出電流。
[0008]2)各局部峰值功率的簡(jiǎn)化估計(jì)
[0009]2.1)根據(jù)6n個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，各相鄰采樣點(diǎn)電流差值的局部最小點(diǎn)即為功率曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的電流為不同峰值點(diǎn)功率估計(jì)時(shí)的電流估計(jì)值Is—X?？梢圆捎孟率絹?lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)折點(diǎn)的選取:
[0010]Δ I (k) = I (k) -1 (k~l)
(/.v(x) = !(k), Af(Ic) < A!(k-\), Ai(Ic) < Ai(k + \)
[0011]i ,
I ；/.v(x) - V(k%M{k) < A/(/c- l),A/(/c) < A!(k + \)
[0012]V(k)、I(k)為第k個(gè)采樣點(diǎn)的電壓和電流大小，Vs(x)、Is(x)為電流曲線上第χ個(gè)階梯平滑階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(如圖3所示，從右向左看)。
[0013]2.2)相鄰轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的電壓區(qū)間即為某功率峰值所處的電壓區(qū)間，該區(qū)間的長(zhǎng)度決定了處于相同光照情況下光伏模塊的串聯(lián)數(shù)目Lx。判斷方法如下式:
[0014]A Vs (n) = Vs (n-1) -Vs (η)
【權(quán)利要求】
1.一種光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)快速功率曲線采樣 根據(jù)光伏陣列中每串模塊數(shù)目η確定最大可能的峰值數(shù)目η，已知光伏陣列的開(kāi)路電壓為V。。，在O~V。。中平均取6η個(gè)點(diǎn)，作為采樣點(diǎn)，快速改變光伏陣列的輸出電壓，分別采樣該6η個(gè)采樣點(diǎn)的輸出電流； 2)各局部峰值功率的簡(jiǎn)化估計(jì) 3)全局峰值附近的變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法最大功率點(diǎn)跟蹤 當(dāng)實(shí)際功率小于估計(jì)功率的一定閥值時(shí)，采用大步長(zhǎng)，使功率跟蹤盡量快，當(dāng)差值小于該閥值時(shí)，采用小步長(zhǎng)，以降低功率振蕩程度，公式如下:
Δ P (n) =P (η) -P (η-1)
Δ V (η) = V (η) -V (η-1)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，其特征在于，所述步驟2)具體包括如下步驟: 2.1)根據(jù)6n個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，各相鄰采樣點(diǎn)電流差值的局部最小點(diǎn)即為功率曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的電流為不同峰值點(diǎn)功率估計(jì)時(shí)的電流估計(jì)值Is—x，采用下式來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)折點(diǎn)的選取:
AI(k) = I(k)-1(k-1)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，其特征在于，所述步驟4)為:在步驟3)過(guò)程中，檢測(cè)到最大功率點(diǎn)功率偏離步驟2)中的全局峰值較大時(shí)回到步驟I)。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK103995560SQ201410225403
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】趙劍鋒, 姚曉君, 王書(shū)征 申請(qǐng)人:東南大學(xué)