一種自適應變步長mppt控制方法

2023-05-17 04:33:21

一種自適應變步長mppt控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種自適應變步長MPPT控制方法，包括：（1）獲取功率導數-電壓特性曲線上電壓分別為uL和uR的點A和B；（2）根據AB間功率導數為0的點對應的電壓ui，獲取特性曲線上電壓為ui的點C；（3）判斷C點的功率導數絕對值是否小於閾值ε，是則執行（7），否則執行（4）；（4）判斷C點的功率導數是否大於0，是則執行（5），否則執行（6）；（5）將點C作為新的點A，返回（2）；（6）獲取功率導數-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點C電壓相同的點D作為新的點A，獲取該特性曲線上電壓為uR′的點E作為新的點B，返回（2）；（7）確定點C為最大功率點，實現最大功率點跟蹤。該方法具有高動態跟蹤速度和穩態跟蹤精度。
【專利說明】一種自適應變步長MPPT控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於光伏發電【技術領域】，更具體地，涉及一種自適應變步長MPPT控制方法。
【背景技術】
[0002]光伏發電作為可再生的清潔能源，在世界範圍內受到高度重視且發展迅速。但由於光伏電池存在輸出能量不穩定、轉換效率低等問題，因此需要不斷進行最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)。
[0003]目前，常見的MPPT控制方法主要有定電壓跟蹤法、智能算法、擾動觀察法(P&0)、電導微增率法(INC)等。其中，定電壓跟蹤法雖然可以快速地定位到最大功率點附近，但精度較差。智能算法能很好地處理非線性問題，但過於依賴操作人員的經驗且需要長時間訓練。擾動觀察法因其簡單、易實現等優點已經得到廣泛的運用，但由於其採用固定的擾動步長，難以同時獲得較高的響應速度和跟蹤精度。電導微增率法精度較高，但速度慢。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種自適應變步長MPPT控制方法，解決了不能同時兼顧系統的動態跟蹤速度和穩態跟蹤精度的問題，不需要確定速度因子及最大步長，而且可以有效地避免跟蹤過程中出現的死區，具有較高的動態跟蹤速度和穩態跟蹤精度。
[0005]為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種變步長MPPT控制方法，其特徵在於，包括如下步驟:(1)獲取光伏電池的功率導數-電壓特性曲線，獲取特性曲線上電壓分別為 Ul 和 uE 的點 A 和 B，其`中，Ul=I^uoc, uK=k2*U0C，Ic1=0.01 ~0.1，k2=0.9 ~0.99，Uoc為開路電壓；(2)根據AB間功率導數為0的點對應的電壓Ui,獲取功率導數-電壓特性曲線上電壓為Ui的點C ; (3)判斷C點的功率導數絕對值是否小於預定的精度閾值e，是則執行步驟(7)，否則執行步驟(4) ; (4)判斷C點的功率導數是否大於0，是則執行步驟(5)，否則執行步驟(6) ; (5)將點C作為新的點A，返回步驟(2) ; (6)重新獲取光伏電池的功率導數-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點C電壓相同的點D，將點D作為新的點A，獲取該特性曲線上電壓為u/的點E,將點E作為新的點B,其中，u/, Uoc'為重新獲取的開路電壓，返回步驟(2) ; (7)確定點C為最大功率點，實現最大功率點跟蹤。
[0006]優選地，Ic1=0.02。
[0007]優選地，k2=0.98。
[0008]優選地，所述步驟(7)中，將給定的電壓與最大功率點電壓比較，通過比例積分調節後，送入脈衝寬度調製器產生控制信號，實現最大功率點跟蹤。
[0009]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，根據光伏P' (u)-U曲線的幾何特性，自適應地選取步長，不需要計算最大步長及速度因子，避開了複雜的計算過程，不會因為步長選取不恰當而產生死區問題，而且很好地解決了由於光伏P' (U)-U特性曲線的變化率在最大功率點兩側差異較大而導致步長及速度因子難以選擇的問題，可以快速精準地對最大功率點進行跟蹤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發明實施例的自適應變步長MPPT控制方法流程圖；
[0011]圖2是光伏電池的P-U特性曲線和|P' (U) |-U關係曲線；
[0012]圖3是本發明實施例的自適應變步長MPPT控制方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0014]如圖1所示,本發明實施例的自適應變步長MPPT控制方法包括如下步驟:
[0015](1)獲取光伏電池的功率導數-電壓特性曲線，獲取特性曲線上電壓分別為％和uE 的點 A 和 B，其中，u1=k1*Uoc uK=k2*U0C，Ic1=0.01 ~0.1，k2=0.9 ~0.99，Uoc 為開路電壓。
[0016](2)根據AB間功率導數為0的點對應的電壓Ui,獲取功率導數-電壓特性曲線上電壓為Ui的點C。
[0017](3)判斷C點的功率導數絕對值是否小於預定的精度閾值e，是則執行步驟(7)，否則執行步驟(4)。
[0018](4)判斷C點的功率導數是否大於0，是則執行步驟(5)，否則執行步驟(6)。
[0019](5)將點C作為新的點A，返回步驟(2)。
[0020](6)重新獲取光伏電池的功率導數-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點C電壓相同的點D,將點D作為新的點A,獲取該特性曲線上電壓為u/的點E,將點E作為新的點B，其中，u/ =k2*U0C/，U0C,為重新獲取的開路電壓，返回步驟(2)。
[0021](7)確定點C為最大功率點，實現最大功率點跟蹤。
[0022]圖2是光伏電池的功率P-電壓u特性曲線和功率導數的絕對值|P' (u) |-U關係曲線，如圖2所示,最大功率點對應P-U曲線的極大值點。令最大功率點對應的電壓為Uni,則光伏電池的功率在U=Uni處的導數P' (Uni) =0。
[0023]圖3是本發明實施例的自適應變步長MPPT控制方法的原理示意圖，下面結合圖3對本發明的MPPT控制方法進行詳細說明。
[0024]如圖3所示，本發明實施例的自適應變步長MPPT控制方法包括如下步驟:
[0025](I)獲取光伏電池的功率導數P/ (U)-U特性曲線，在特性曲線上取兩點Ai (uL, Pj' (uL))和 Bj (ue, Pj' (uK))，其中，i=0，j=0, uL=0.02*Uocj，ue=0.98*Uocj，Uocj 為開路電壓。
[0026](2 )過 Ai (uL, Pj' (uL))和 Bj (ue, Pj ' (uE))的直線為 Li (u)，Li (u)與 Pj' (u) =0 的交點為Ci(UpO),進一步得到特性曲線上對應的點Di (Ui, P/ (Ui))。其中，[0027]
【權利要求】
1.一種變步長MPPT控制方法，其特徵在於，包括如下步驟: (I )獲取光伏電池的功率導數-電壓特性曲線，獲取特性曲線上電壓分別為％和％的點 A 和 B，其中，u^k^Uoc uK=k2*U0C，Ic1=0.01 ~0.1，k2=0.9 ~0.99，Uoc 為開路電壓； (2)根據AB間功率導數為0的點對應的電壓Ui,獲取功率導數-電壓特性曲線上電壓為Ui的點C ； (3)判斷C點的功率導 數絕對值是否小於預定的精度閾值e，是則執行步驟(7)，否則執行步驟(4); (4)判斷C點的功率導數是否大於0，是則執行步驟(5)，否則執行步驟(6)； (5)將點C作為新的點A，返回步驟(2)； (6)重新獲取光伏電池的功率導數-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點C電壓相同的點D，將點D作為新的點A，獲取該特性曲線上電壓為u/的點E，將點E作為新的點B，其中，u/, Uoc'為重新獲取的開路電壓,返回步驟(2); (7)確定點C為最大功率點，實現最大功率點跟蹤。
2.如權利要求1所述的變步長MPPT控制方法，其特徵在於，Ic1=0.02。
3.如權利要求1或2所述的變步長MPPT控制方法，其特徵在於，k2=0.98。
4.如權利要求1至3中任一項所述的變步長MPPT控制方法，其特徵在於，所述步驟(7)中，將給定的電壓與最大功率點電壓比較，通過比例積分調節後，送入脈衝寬度調製器產生控制信號，實現最大功率點跟蹤。
【文檔編號】G05F1/67GK103713688SQ201310711929
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月21日 優先權日:2013年12月21日
【發明者】徐偉, 唐磊 申請人:華中科技大學