一種優(yōu)化的mppt算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏逆變器控制領(lǐng)域，具體說是一種優(yōu)化的MPPT算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展，以及光伏市場(chǎng)裝機(jī)容量的大幅度增加，人們對(duì) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)都提出了更高的要求。其中，提高光伏逆變器的最大功率跟 蹤（MPPT)效率，一直是大家追求的目標(biāo)。
[0003] 國(guó)內(nèi)外已提出了多種MPPT控制方法，如常用的恒壓法、擾動(dòng)增量法、導(dǎo)納增量法
[1][2]等。
[0004] 文章[3]提出一種dP-P&O方法，在一定條件下，通過將MPPT控制引起的功率變化 與光照變化引起的功率變化區(qū)分開，以判斷正確的跟蹤方向，克服了傳統(tǒng)MPPT控制策略的 不足。
[0005] dP-P&O方法的具體控制流程見圖1，包括以下步驟：
[0006] 1、檢測(cè)光伏電池板的直流電壓U (k)、電流I (k);
[0007] 2、計(jì)算出光伏電池板的輸出功率：
[0008] P (k) = U(k) *1 (k)
[0009] P (k+0. 5) = U (k+0. 5) *1 (k+0. 5)
[0010] P (k+1) = U (k+1) *1 (k+1));
[0011] 3、計(jì)算輸出的功率變化：
[0012] detP = [P (k+0. 5) -P (k) ] - [P (k+1) -P (k+0. 5)];
[0013] 4、當(dāng)detP大于等于零時(shí)，S = 1*S，直流指令電壓Uref (k+1)按原方向變化detU ;
[0014] 5、當(dāng)detP小于零時(shí)，S = (_1)*S，直流指令電壓Uref (k+Ι)按相反方向變化 detU ；
[0015] 6、根據(jù)公式Uref (k+1) = Uref (k)+S*detU得出直流指令電壓Uref (k+Ι)。所述 detU為電壓擾動(dòng)步長(zhǎng)，其值為經(jīng)驗(yàn)選取。
[0016] 但實(shí)際應(yīng)用中的光伏逆變器，由于受外部環(huán)境和內(nèi)部控制的影響，出現(xiàn)跟蹤延時(shí)、 控制超調(diào)等現(xiàn)象，使得直流電壓不能實(shí)時(shí)跟蹤直流指令電壓、計(jì)算的功率變化detP不準(zhǔn) 確，導(dǎo)致MPPT誤動(dòng)作、進(jìn)而降低MPPT效率。特別在逆變器輕載的情況下，控制性能更差。
[0017] 本發(fā)明涉及以下技術(shù)術(shù)語：
[0018] MPPT :最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum Power Point Tracking):對(duì)因太陽陣列表面溫 度和太陽輻照度變化而產(chǎn)生的輸出電壓與電流的變化進(jìn)行跟蹤控制，使陣列一直保持在最 大輸出的工作狀態(tài)，這種為獲得最大功率輸出的調(diào)整行為稱為最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0019] 動(dòng)態(tài)MPPT效率：評(píng)價(jià)由輻照度變化導(dǎo)致逆變器追蹤達(dá)到一個(gè)新的工作點(diǎn)的追蹤 特性。
[0020] 靜態(tài)MPPT效率：描述逆變器在一條由光伏發(fā)生器給定的靜態(tài)特性曲線上調(diào)整達(dá) 到最大功率點(diǎn)的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化的MPPT算法，避免 因直流電壓不能實(shí)時(shí)跟蹤直流指令電壓，導(dǎo)致MPPT誤動(dòng)作現(xiàn)象發(fā)生。
[0022] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0023] -種優(yōu)化的MPPT算法，其特征在于：用直流指令電壓Uref (k-1)、Uref (k)參與功 率計(jì)算，得到 P (k)、P (k+0. 5)和 P (k+Ι)。
[0024] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，P (k)、P (k+0. 5)和P (k+Ι)的計(jì)算公式為：
[0025] P (k) = Uref (k-1) *1 (k)，
[0026] P (k+0. 5) = Uref (k) *1 (k+0. 5),
[0027] P (k+1) = Uref (k) *1 (k+1))。
[0028] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)得到的P (k)、P (k+0. 5)和P (k+1)，計(jì)算輸出的功 率變化 detP = [P (k+0. 5) -P (k) ] - [P (k+1) -P (k+0. 5)]。
[0029] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)detP大于等于零時(shí)，S = 1*S，指令電壓Uref (k+1) 按原方向變化detU ;
[0030] 當(dāng)detP小于零時(shí)，S = (_1)*S，指令電壓Uref (k+Ι)按相反方向變化detU。
[0031] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式Uref (k+1) = Uref (k)+S*detU得出直流指令 電壓Uref (k+1)，detU為電壓擾動(dòng)步長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)選取。
[0032] 本發(fā)明所述的優(yōu)化的MPPT算法，避免因直流電壓不能實(shí)時(shí)跟蹤直流指令電壓，導(dǎo) 致MPPT誤動(dòng)作現(xiàn)象發(fā)生，具備良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)跟蹤性能，而且在輕載或弱光照的情況下， 也能保持很尚的跟蹤效率。
【附圖說明】
[0033] 本發(fā)明有如下附圖：
[0034] 圖I dP-P&O法控制流程圖。
[0035] 圖2本發(fā)明控制流程圖。
[0036] 圖3優(yōu)化前后靜態(tài)效率對(duì)比圖。
[0037] 圖4優(yōu)化前后動(dòng)態(tài)效率對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039] 如圖2所示，本發(fā)明所述的優(yōu)化的MPPT算法，用直流指令電壓Uref(k-l)、 Uref (k)參與功率計(jì)算，
[0040] P(k) = Uref (k-1) *1 (k),
[0041] P (k+0. 5) = Uref (k) *1 (k+0. 5),
[0042] P (k+1) = Uref(k) *1 (k+1));
[0043] 然后計(jì)算輸出的功率變化 detP = [P (k+0. 5)-P (k)]-[P (k+1)-P (k+0. 5)];
[0044] 當(dāng)detP大于等于零時(shí)，S = 1*S，指令電壓Uref (k+1)按原方向變化detU ;
[0045] 當(dāng)detP小于零時(shí)，S = (_1)*S，指令電壓Uref (k+Ι)按相反方向變化detU ;
[0046] 根據(jù)公式 Uref (k+1) = Uref (k)+S*detU 得出直流指令電壓 Uref (k+1)。detU 為 電壓擾動(dòng)步長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)選取。
[0047] 本發(fā)明所述算法，分別在動(dòng)、靜態(tài)及輕、重載的情況下，對(duì)比了優(yōu)化前后MPPT跟蹤 效率。具體實(shí)例如下：
[0048] 實(shí)例中的模擬PV源是IVS系列太陽能電池 I-V模擬器，單機(jī)最大輸出功率為 630KW，采用IGBT整流方式，具有主動(dòng)PFC控制，效率在95%以上。
[0049] 在I-V模擬的核心控制方面，有核心的軟硬件控制策略，確保了 I-V模擬器實(shí)際輸 出的精度和動(dòng)態(tài)特性。可以模擬器不同材質(zhì)（多晶、單晶、薄膜等）在不同輻照度、溫度以 及云層遮擋下的I-V曲線輸出特性。
[0050] 實(shí)例中的逆變器是采用的京儀綠能公司的JYNB-500KHE，其額定輸出功率500KW， 具有450V-820V寬范圍直流電壓輸入，最大直流輸入電壓880V、電流1222A。
[0051] 逆變器與MPPT控制相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)為，電壓步長(zhǎng)2V、MPPT控制頻率IHz。
[0052] 1、靜態(tài)效率
[0053] 選擇PV模擬器的I/V曲線功能，設(shè)定參數(shù)如下表
[0057] 靜態(tài)優(yōu)化前后效率對(duì)比如圖3所示，明顯看出利用指令電壓代替直流電壓參與 MPPT控制，能在靜態(tài)、輕載等情況下，顯著提升MPPT效率。
[0058] 2、動(dòng)態(tài)效率
[0059] 動(dòng)態(tài)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT)效率的測(cè)試須依照EN 50530的30% -100% roCn程 序進(jìn)行。輻照強(qiáng)度里的百分比表示的是以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC)為參照的，即100%與25°C 時(shí)lOOOW/m2的輻照條件相對(duì)應(yīng)。
[0060] 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄
[0061]
[0062] 動(dòng)態(tài)優(yōu)化前后效率對(duì)比如圖4所示，明顯看出利用指令電壓代替直流電壓參與 MPPT控制，能在光照快速變化情況下，顯著提升MPPT效率。
[0063] 綜上可得出，利用直流指令電壓Uref (k)代替直流電壓U (k+Ι)，參與MPPT控制， 避免因直流電壓U (k+Ι)不能實(shí)時(shí)跟蹤直流指令電壓Uref (k)，而導(dǎo)致MPPT誤動(dòng)作現(xiàn)象發(fā) 生，具備良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)跟蹤性能，而且在輕載或弱光照的情況下，也能保持很高的跟蹤 效率。
[0064] 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0065] 附件：
[0066] 參考文獻(xiàn)（如專利/論文/標(biāo)準(zhǔn)）
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【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種優(yōu)化的MPPT算法，其特征在于：用直流指令電壓Uref(k-1)、Uref(k)參與功率 計(jì)算，得到P(k)、P(k+0. 5)和P(k+1)。2. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化的MPPT算法，其特征在于：P(k)、P(k+0. 5)和P(k+1)的計(jì) 算公式為： P(k) =Uref(k-1) *I(k), P(k+0. 5) =Uref(k) *1 (k+0. 5), P(k+1) =Uref(k)*I(k+1)) 〇3. 如權(quán)利要求2所述的優(yōu)化的MPPT算法，其特征在于：根據(jù)得到的P(k)、P(k+0. 5)和 ?&+1)，計(jì)算輸出的功率變化(16七？=[?〇^0.5)-?〇〇]-[?〇^1)-?〇^0.5)]。4. 如權(quán)利要求3所述的優(yōu)化的MPPT算法，其特征在于：當(dāng)detP大于等于零時(shí)，S= 1*3，指令電壓1^^(1^+1)按原方向變化(161:1]; 當(dāng)detP小于零時(shí)，S= (-1) *S，指令電壓Uref(k+Ι)按相反方向變化detU。5.如權(quán)利要求4所述的優(yōu)化的MPPT算法，其特征在于：根據(jù)公式Uref (k+1)= Uref (k)+S*detU得出直流指令電壓Uref (k+1)，detU為電壓擾動(dòng)步長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)選取。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種優(yōu)化的MPPT算法，用直流指令電壓Uref(k-1)、Uref(k)參與功率計(jì)算，得到P(k)、P(k+0.5)和P(k+1)。P(k)、P(k+0.5)和P(k+1)的計(jì)算公式為：P(k)＝Uref(k-1)*I(k)，P(k+0.5)＝Uref(k)*I(k+0.5)，P(k+1)＝Uref(k)*I(k+1))。本發(fā)明所述的優(yōu)化的MPPT算法，避免因直流電壓不能實(shí)時(shí)跟蹤直流指令電壓，導(dǎo)致MPPT誤動(dòng)作現(xiàn)象發(fā)生，具備良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)跟蹤性能，而且在輕載或弱光照的情況下，也能保持很高的跟蹤效率。
【IPC分類】G05F1/67
【公開號(hào)】CN105259971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510836371
【發(fā)明人】顏云嶺
【申請(qǐng)人】北京京儀綠能電力系統(tǒng)工程有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日