一種光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，在恒壓法和擾動(dòng)觀察法基本原理的基礎(chǔ)上，將恒壓法和擾動(dòng)觀察法相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了光伏陣列最大功率點(diǎn)的跟蹤；在遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)時(shí)，采用較大的擾動(dòng)步長以提高跟蹤速度；而在最大功率點(diǎn)附近時(shí)采用較小的擾動(dòng)步長，有效地減小了光伏陣列在最大功率點(diǎn)處的功率振蕩。本發(fā)明解決了原有擾動(dòng)觀測法跟蹤速度和功率振蕩之間的矛盾，也解決了恒壓法不是真正意義上的最大功率點(diǎn)跟蹤算法的問題。
【專利說明】一種光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，具體涉及恒壓法以及擾動(dòng)觀測法等常用的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤算法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一定的溫度下時(shí)，在不同的光照強(qiáng)度下光伏陣列最大功率點(diǎn)所對應(yīng)的電壓幾乎分布在一個(gè)固定電壓值的兩側(cè)。恒壓法認(rèn)為如果讓光伏陣列工作在這個(gè)固定電壓上，則可以近似的認(rèn)為此時(shí)的光伏陣列工作于最大功率點(diǎn)處。從原理可知，該方法不是真正的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，但是由于只需檢測光伏陣列的輸出電壓，檢測參數(shù)少，控制簡單，在一些場合也得到了應(yīng)用，但這種方法環(huán)境適應(yīng)性差，且不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制[I]。這種方式忽略了其工作溫度對光伏電池開路電壓的影響。以單晶硅光伏陣列為例，其工作溫度每升高1°C，其開路電壓將下降0.35%-0.45%。這就表明光伏陣列最大功率點(diǎn)電壓并不是一成不變的，而是隨著溫度的變化而變化的。在溫差比較大的地區(qū)，如果恒壓法始終設(shè)定一個(gè)工作電壓的話，那么這種方法并不能在所有的溫度環(huán)境下完全地跟蹤到光伏陣列的最大功率點(diǎn)[2]。


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[0003]擾動(dòng)觀察法是根據(jù)光伏電池在最大功率點(diǎn)處；=0的特性進(jìn)行最大功率點(diǎn)的


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跟蹤控制，通過在原有輸出電壓的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)擾動(dòng)信號，從而改變光伏陣列的輸出電壓，測量其相應(yīng)的輸出電流，根據(jù)輸出電壓和輸出電流，可以計(jì)算出當(dāng)時(shí)光伏陣列輸出功率，并將此功率與輸出電壓改變前的輸出功率作比較，以此來確定下一步的擾動(dòng)方向。擾動(dòng)觀察法控制思路簡單，實(shí)現(xiàn)較為方便，只需檢測輸出電壓和電流，在實(shí)際應(yīng)用中使用較多。在擾動(dòng)觀測法中擾動(dòng)步長的選取影響了最大功率點(diǎn)算法的跟蹤速度以及最大功率點(diǎn)處的震蕩功率的大小，因此對于擾動(dòng)步長的選取是一直是一個(gè)值得研究的問題。在擾動(dòng)觀測法中，步長的選取要兼顧系統(tǒng)在環(huán)境因素、負(fù)載等發(fā)生改變情況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度及在最大功率點(diǎn)處的功率的控制精度。如果選取的擾動(dòng)步長D較大，在擾動(dòng)前后光伏陣列的輸出電壓會(huì)產(chǎn)生較大的變化，那么光伏陣列對外界環(huán)境變化響應(yīng)速度也就比較快，但較大的擾動(dòng)步長也會(huì)使光伏陣列在最大功率點(diǎn)附近產(chǎn)生較大的功率振蕩；擾動(dòng)步長D較小時(shí)，擾動(dòng)前后的光伏陣列輸出電壓變化不大，減弱了最大功率點(diǎn)附近的功率振蕩，但如果擾動(dòng)步長較小，也會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)對外界環(huán)境因素變化的響應(yīng)速度變慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在恒壓法和擾動(dòng)觀察法基本原理的基礎(chǔ)上，將恒壓法和擾動(dòng)觀察法相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了光伏陣列最大功率點(diǎn)的跟蹤，此方法的基本思想:在遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)時(shí)，采用較大的擾動(dòng)步長以提高跟蹤速度；而在最大功率點(diǎn)附近時(shí)采用較小的擾動(dòng)步長，有效地減小了光伏陣列在最大功率點(diǎn)處的功率振蕩。
[0005]為了既能提高跟蹤算法的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，又能盡量減小最大功率點(diǎn)處的功率振蕩，改進(jìn)擾動(dòng)觀察法步長的設(shè)置方法就顯得尤為重要了。[0006]根據(jù)恒壓法可知:如果光伏陣列的輸出電壓和恒壓法中最大功率點(diǎn)電壓近似值相差比較大，就表明此時(shí)光伏陣列工作點(diǎn)遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)，這時(shí)需要讓系統(tǒng)盡可能快的接近于最大功率點(diǎn)，此時(shí)擾動(dòng)步長可以選取的比較大；而當(dāng)光伏電池的輸出電壓和恒壓法中最大功率點(diǎn)電壓近似值相差比較小，則說明光伏電池此時(shí)已工作在最大功率點(diǎn)附近，為了減小在最大功率點(diǎn)處的功率震蕩，需要采用較小的步長?；诖耍疚奶岢龅目焖費(fèi)PPT控制方法實(shí)現(xiàn)原理如式(1)所示:
【權(quán)利要求】
1.一種光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于:在恒壓法和擾動(dòng)觀察法基本原理的基礎(chǔ)上，將恒壓法和擾動(dòng)觀察法相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了光伏陣列最大功率點(diǎn)的跟蹤。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于:在遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)時(shí)，采用較大的擾動(dòng)步長以提高跟蹤速度；而在最大功率點(diǎn)附近時(shí)采用較小的擾動(dòng)步長。
【文檔編號】G05F1/67GK103645768SQ201310663299
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】徐瑞東, 孫曉燕, 戴瀹, 吳計(jì)偉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)