一種考慮光照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真試驗、微電網(wǎng)技術領域，尤其涉及一種考慮光 照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 目前，為了最大化利用太陽能，光伏發(fā)電系統(tǒng)一般要引入最大功率點追蹤技術 (MPPT)，使光伏陣列的輸出功率最大化。光伏陣列可以看作是一組直流電源。由于太陽能 電池具有非線性特點，在光照強度和環(huán)境溫度變化時，其最大功率點會移動變化。所以，光 伏陣列最大功率點的研宄具有應用價值。傳統(tǒng)基于電壓量的擾動觀察方法通過不斷更改工 作點并測量輸出功率找到最大功率點是常用的MPPT算法。但是傳統(tǒng)的擾動觀察法具有在 最大功率點附近振蕩的問題，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的擾動觀察法具有在最大功率點附近振蕩的問題，影響系統(tǒng)穩(wěn) 定性的技術問題而提供一種結構簡單、安裝使用方便、提高工作效率的考慮光照變化的光 伏電源極值搜索系統(tǒng)及方法。
[0004] 本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：
[0005] 本發(fā)明實施例的一種考慮光照變化的光伏電源極值搜索方法，該考慮光照變化的 光伏電源極值搜索方法包括：
[0006] 步驟一，首先初始化電流擾動量AI(k)，其中k為迭代次數(shù)，取AI(k)= 0. 051sc，Isc為光伏陣列短路電流；
[0007]步驟二，測量當前光伏陣列出口電壓Vpv(k)、光伏陣列出口電流Ipv(k)和太陽光照 強度S;
[0008] 步驟三，計算當前光伏陣列輸出功率ppv(k) =Vpv(k)XIpv(k);
[0009] 步驟四，校驗當前光伏陣列出口電流Ipv(k)是否滿足運行條件約束，約束條件如 下：2IMPP-KIpv(k) <Is。，其中^為最大功率下的出□電流，如果約束條件滿足，轉步驟 五進入電流擾動算子；如果約束條件不滿足，轉步驟八進入自適應控制算子；
[0010] 步驟五，電流擾動算子，基于經(jīng)典擾動觀察法；最終得到參考電流IMf=IPv(k)+Si gn(Ipv(k)-Ipv(k-l))*sign(Ppv(k)-Ppv(k-l))*AI(k)，同時更新Ppv(k-1) =Ppv(k)、Ipv(k-l) =Ipv(k);
[0011] 步驟六，變步長擾動算子實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)擾動步長，實現(xiàn)在最大功率點附近減小擾 動步長的效果，變步長調(diào)節(jié)量為A/,. =(/tt|+/?:￥)A/(/〇,其中令1^+11^= 1，根據(jù)實際工 程中選擇，使用 ％= 0? 6,m2= 0? 4,另外M=sign(Ppv(k)-Ppv(k-l))+sign(Ppv(k-l)-Ppv (k-2))；
[0012] 步驟七，更新AI(k)=AIF，返回步驟二；
[0013] 步驟八，自適應控制算子根據(jù)太陽光照強度的突變，參考短路電流法動態(tài)調(diào)節(jié)擾 動步長，增大擾動步長快速逼近最大功率點，提高極值追蹤效率，參考電流和自適應步長調(diào) 節(jié)量分別具體計算如下：
[0014]
【主權項】
1. 一種考慮光照變化的光伏電源極值搜索方法，其特征在于，該考慮光照變化的光伏 電源極值搜索方法包括： 步驟一，首先初始化電流擾動量AI(k)，其中k為迭代次數(shù)，取AI(k) = 0. 05Isc，Isc為光伏陣列短路電流； 步驟二，測量當前光伏陣列出口電壓Vpv (k)、光伏陣列出口電流Ipv (k)和太陽光照強度S； 步3聚三，計算當前光伏陣列輸出功率Ppv(k) =Vpv(k)XIpv(k); 步驟四，校驗當前光伏陣列出口電流Ipv(k)是否滿足運行條件約束，約束條件如下：Ipv(k) <Is。，其中IMPP為最大功率下的出口電流，如果約束條件滿足，轉步驟五 進入電流擾動算子；如果約束條件不滿足，轉步驟八進入自適應控制算子； 步驟五，電流擾動算子，基于經(jīng)典擾動觀察法；最終得到參考電流IMf=Ipv(k)+sign(ipvOO-IpJk-D^^sigr^PpvGO-PpvGc-l))*AI(k)，同時更新Ppv(k-1) =Ppv(k)、Ipv(k-1)= Ipv(k); 步驟六，變步長擾動算子實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)擾動步長，實現(xiàn)在最大功率點附近減小擾動步 長的效果，變步長調(diào)節(jié)量為
，其中$1^+!!^= 1，根據(jù)實際工程中選 擇，使用 ％= 0? 6,m2= 0? 4,另外M=sign(Ppv(k)-Ppv(k-l))+sign(Ppv(k-l)-Ppv(k-2)); 步驟七，更新AI(k) =AIF，返回步驟二； 步驟八，自適應控制算子根據(jù)太陽光照強度的突變，參考短路電流法動態(tài)調(diào)節(jié)擾動步 長，增大擾動步長快速逼近最大功率點，提高極值追蹤效率，參考電流和自適應步長調(diào)節(jié)量 分別具體計算如下：
其中S_T_Isc;(S_T_)分別為標準測試條件下的光照強度、溫度以及由所確定的 光伏板短路電流函數(shù)，KA為光伏板老化壽命修正系數(shù)，取經(jīng)驗值0.55,ks。為光伏電源極值 追蹤短路電流法比例系統(tǒng)，取0. 78?0. 92,平均值0. 85,S為當前太陽光照強度，N為光伏 陣列中光伏板數(shù)量； 步驟九，更新Ppv(k-1) =Ppv(k)、Ipv(k-l) =Ipv(k)、Ipv(k) =Iref、AI(k) =AIC，返回 步驟二； 步驟十，當△Ppv= 0時，則當前光伏陣列運行在新的最大功率點上，計算流程結束。
2. -種考慮光照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)，其特征在于，該考慮光照變化的光伏 電源極值搜索系統(tǒng)包括：光伏板、PWM信號發(fā)生器、PI調(diào)節(jié)器、傳感器、自適應控制算子模 塊、電流擾動算子模塊、變步長擾動算子模塊； 用于太陽光能采集的光伏板； 與光伏板連接的PWM信號發(fā)生器，通過調(diào)整脈沖占空比來調(diào)節(jié)光伏板輸出的電壓電流 信號； 與PWM信號發(fā)生器連的PI調(diào)節(jié)器，即比例積分調(diào)節(jié)器，作用是減小整個控制系統(tǒng)的穩(wěn) 態(tài)誤差； 與自適應控制算子模塊5和電流擾動算子模塊連接，用于輸入太陽光照強度、光伏陣 列出口電壓和光伏陣列出口電流的傳感器； 與PI調(diào)節(jié)器連接的自適應控制算子模塊，可以根據(jù)太陽光照強度的突變，參考短路電 流法動態(tài)調(diào)節(jié)擾動步長，實現(xiàn)了在外界環(huán)境變化的情況下，增大擾動步長快速逼近最大功 率點，提高極值追蹤效率； 用于對當前運行電流施加擾動量從而尋找電流變化方向的電流擾動算子模塊； 與電流擾動算子模塊和PI調(diào)節(jié)器連接的變步長擾動算子模塊，用于實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)電 流擾動步長，在最大功率點附近減小擾動步長的效果，抑制最大功率點附近振蕩現(xiàn)象。
3. 如權利要求2所述的考慮光照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)，其特征在于，光伏板 還設置有電感、電容、電阻、開關和晶閘管。
4. 如權利要求2所述的考慮光照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)，其特征在于，設置有 三個傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種考慮光照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)及方法，包括：光伏板、PWM信號發(fā)生器、PI調(diào)節(jié)器、傳感器、自適應控制算子模塊、電流擾動算子模塊、變步長擾動算子模塊；因此本發(fā)明將考慮光照變化的光伏電源極值搜索系統(tǒng)，設置自適應控制算子模塊、電流擾動算子模塊和變步長擾動算子模塊；實現(xiàn)了對經(jīng)典電流量的觀察擾動方法進行改進，增加了光伏電源電流擾動量變步長算子模塊和光伏運行點自適應控制算子凝膠，實現(xiàn)了在不同光照條件下光伏電源快速、穩(wěn)定的調(diào)整運行點，以追蹤最大功率。本發(fā)明的結構簡單，操作方便，較好地解決了傳統(tǒng)的擾動觀察法具有在最大功率點附近振蕩的問題，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的技術問題。
【IPC分類】G05F1-67
【公開號】CN104571256
【申請?zhí)枴緾N201510021555
【發(fā)明人】劉濤, 王旭東, 杜明, 韓磊, 王瑤, 袁中琛, 趙玉新
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月19日