一種維持光伏發電系統最大功率點的方法
2023-05-30 04:12:36
專利名稱：一種維持光伏發電系統最大功率點的方法
技術領域：
本發明涉及光伏發電系統MPPT (Maxium Power Point Tracking最大功率點跟蹤)技術領域，尤其涉及一種維持光伏發電系統最大功率點的方法。
背景技術：
太陽能是世界公認的技術含量最高，最有發展前途的新能源。太陽能發電系統(光伏系統)作為一種新型的能源系統，已經引起許多國家的關注及研究，將在未來的能源結構中佔據重要的地位，對能源消耗及環境都有重要意義。 由於光伏系統目前的主要問題是電池的轉換效率低且價格昂貴，因此，如何進一步提高太陽能電池的轉換效率，如何充分利用光伏陣列所轉換的能量，一直是光伏系統研究的重要方向。光伏電池輸出特性具有非線性特徵，受光照強度和環境溫度影響。隨著光照強度和環境溫度的不同，光伏電池端電壓將發生變化，使輸出功率也產生很大的變化，光伏電池本身就是一種極不穩定的電源。因此，如何能在不同光照和環境溫度下提高電源輸出功率，提高系統效率就成為關鍵挑戰。光伏電池的最大輸出功率隨光照強度增強而變大,且在同一光照環境下有唯一的最大輸出功率點。在最大功率點左側，輸出功率隨電池端電壓上升呈近似線性上升趨勢；到達最大功率點後，輸出功率開始快速下降。光伏電池最大功率點對應的輸出電壓值基本不變，該值約為開路電壓的76%。在光伏系統中，通常要求太陽電池的輸出功率始終最大，即系統要能跟蹤太陽電池輸出的最大功率點。由於負載的工作點並不正好落在電池提供的最大功率點處，這就不能充分利用在當前多條件下電池所能提供的最大功率。因此，必須在太陽電池和負載之間加入阻抗變換器，使得變換後的工作點正好和太陽能電池的最大功率點重合，使太陽電池以最大功率輸出，這就是所謂的太陽能電池的最大功率跟蹤。傳統的方法是設計正常環境下太陽能電池的最大功率點電壓與負載的標準工作電壓相近，這種方法叫恆壓跟蹤法(CVT)。CVT法忽略了溫度對太陽電池開路電壓的影響，而由於溫度變化及負載變化，通常CVT法誤差很大，並不能在所有的溫度環境下完全跟蹤最大功率。人們根據太陽能電池的最大功率跟蹤又提出了擾動觀察法，擾動觀察法具有簡單實用的優點，但是它在控制過程中，擾動步長對最大功率點控制的影響較大當擾動步長較大時，輸出功率會在最大功率點附近具有較大的震蕩現象；當擾動步長較小時，系統對最大功率點跟蹤較慢。插值估算光伏發電系統MPP的方法，在兼顧跟蹤精度的同時，能有效消除擾動觀測法在MPP附近震蕩引起的能量損耗。但現有文獻提到的插值估算光伏發電系統MPP的方法，都是基於3節點的Lagrange 二次插值估算法,該方法的時間複雜度較大。設a0(u0, P(u0))，al (ul, P (ul))，a2 (u2, P (u2))為光伏發電系統的3個插值節點，則a0，al,a2這3個插值節點的Lagrange插值基函數分別為
權利要求
1.一種維持光伏發電系統最大功率點的方法，其特徵在於，該方法採用Newton 二次插值估算光伏發電系統最大功率點，然後由DSP控制器內的數字PID調節器控制佔空比的增減，使光伏電池的實際測量端電壓逼近參考電壓。
2.根據權利要求I所述維持光伏發電系統最大功率點的方法，其特徵在於，參見圖2、圖3，該方法具體包括如下子步驟 (1)用擾動法獲取3個不同工作點的(uk，ik)數據；其中，u為光伏電池端電壓，i為光伏電池工作電流，k=0、l、2，表示3個不同工作點； (2)把3個按時間先後測量的(uk，ik)模擬值送入DSP控制器進行A/D轉換，數字值分別存入對應的兩個3維數組U[3]和I [3]中，U[3]和I [3]表示存放電壓和電流數據的3個連續內存單元； (3)根據上述U[3]和1[3]三對數據求取對應工作點的功率，即進行一次P[k]=u[k]*i [k]的運算,有P
= u
*i
，P[1]= u [I] *i [I], P [2] = u [2] *i [2],存入對應的一個3維數組P[3]中，P[3]表示存放功率數據的3個連續內存單元； (4)把內存P[3]存放的功率數據一一映射至公式(8)中的功率變量P (uk)，即P
=P (uO)，P[l]= P (ul), P[2]= P (u2)； (5)用F[3]表示存放差商數據的3個連續內存單元；見下表
全文摘要
本發明公開了一種維持光伏發電系統最大功率點的方法，該方法採用Newton二次插值估算光伏發電系統最大功率點，然後由DSP控制器內的數字PID調節器控制佔空比的增減，使光伏電池的實際測量端電壓逼近參考電壓；本發明採用Newton二次插值方法估算光伏發電系統的最大功率點，所用的乘除運算少，算法的效率高，提高了系統跟蹤的實時性；本發明通過縮短步長進行多次重複跟蹤，提高了跟蹤精度；本發明以Newton插值取代Lagrange插值來進行最大功率點跟蹤，能有效降低時間複雜度和空間複雜度，降低對處理器的性能要求。
文檔編號G05F1/67GK102637056SQ201210084869
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者餘詩寶, 盧可可, 張寅孩, 李智, 林新涵, 祝葦 申請人:浙江理工大學