基于单变量电流法的光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术属于光伏发电领域，具体涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统，该系统包括光伏电池板，光伏电池板与开关电源相连，由电流控制单元连接开关电源，开关电源再与DC/DC功率变换器相连，由输出电压控制单元连接DC/DC功率变换器。该系统可通过控制光伏电池板的输出电流来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，比控制输出电压更为直接，而且只需要检测出光伏电池板的输出电流一个变量即可，大大简化了最大功率跟踪的控制过程。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于单变量电流法的光伏发电系统
:本技术属于光伏发电领域，具体涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统。
技术介绍
:在光伏发电系统中，由于光伏电池的输出特性受光照强度和环境温度的影响较大，使得光伏发电系统的光电转换效率极低。光伏发电系统中的最大功率点跟踪(MaximalPower Point Tracking，MPPT)技术是通过控制光伏电池板的输出电压或电流，使系统始终工作在最大功率点上，是高效利用太阳能、实现最优输出、提高光伏发电效率的有效途径和关键技术。目前，光伏发电系统的最大功率跟踪控制方法主要有电压反馈法、功率反馈法、扰动观察法、增量电导法、直线近似法、实际测量法等，其中常用的方法是扰动观察法，但扰动观察法是通过不断改变光伏电池板的输出电压和功率来跟踪最大功率点，因此当达到最大功率点附近后，扰动量将会在最大功率点附近不停振荡，这将造成能量损耗而使系统的能量转换效率降低。因此，寻找一种高效、稳定的最大功率跟踪控制方法已成为大中型光伏发电领域亟待解决的重要技术难题。
技术实现思路
专利技术目的:本技术提供一种基于单变量电流法的光伏发电系统，其目的是解决以往的发电系统所存在的光电转换效率较低、稳定性较差等问题。技术方案:基于单变量电流法光伏发电系统，其特征在于:该系统包括光伏电池板，光伏电池板与开关电源相连，由电流控制单元连接开关电源，开关电源再与DC/DC功率变换器相连，由输出电压控制单元连接DC/DC功率变换器。电流控制单元主要由开关器件Q、二极管D、电容C1、电容C2和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C1的一端相连，电感L的另一端与电容C2的一端相连，电容C1的另一端与电容C2的另一端分别连接二极管D的阳极。本技术的有益效果是:本技术涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统，对该光伏发电系统进行跟踪控制时，该系统可通过控制光伏电池板的输出电流来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，比控制输出电压更为直接，而且只需要检测出光伏电池板的输出电流一个变量即可，大大简化了最大功率跟踪的控制过程，此外还对占空比的边界范围进行了限定，这种粗调与微调相结合的控制方式加快了最大功率跟踪速度，减少了因环境变化造成的功率损失，大大改善了传统扰动法中扰动量在最大功率点附近左右震荡的问题。【附图说明】图1为本技术光伏发电系统的结构示意图；图2为本技术电流控制单元硬件电路结构图；图3为本技术输出功率与占空比的关系曲线；图4为本技术占空比的边界范围限定示意图；图5为本技术单变量电流扰动跟踪法的控制流程图；图6为本技术单变量二次曲线极值跟踪法的控制流程图；图7-图9为本技术单变量二次曲线极值跟踪法的最大功率点跟踪过程示意图。附图标记说明:1.光伏电池板；2.电流控制单元；3.输出电压控制单元；4.开关电源；5.DC/DC功率变换器；6.Ppv-dpv关系曲线；7.PBuck-dpv关系曲线；8.最大功率点。【具体实施方式】本技术提出了一种基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于:该系统包括光伏电池板I，光伏电池板I与开关电源4相连，由电流控制单元2连接开关电源4，以实现最大功率跟踪控制；开关电源4再与DC/DC功率变换器5相连，由输出电压控制单元3连接DC/DC功率变换器5，以达到稳定输出电压U0的目的。电流控制单元2主要由开关器件Q、二极管D、电容C1、电容C2和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C1的一端相连，电感L的另一端与电容C2的一端相连，电容C1的另一端与电容C2的另一端分别连接二极管D的阳极。电容Cl并联在光伏电池板I的输出电压Upv端，电容C2并联在电流控制单元2的输出电压Utll端。对上所述基于单变量电流法光伏发电系统进行最大功率跟踪控制时:可以采用下面两种基于单变量电流法的控制方法之一，即采用单变量电流扰动跟踪法或单变量二次曲线极值跟踪法，从硬件电路角度着手，在光伏电池板I与DC/DC功率变换器5之间接入了一个电流控制单元2。所述基于单变量电流法光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，基于单变量电流法(Ipv)的最大功率跟踪控制的基本思想是:光伏电池板I输出功率Ppv的最大功率点8与电流控制单元2输出功率匕。,的最大功率点8对应的占空比相同，因此，根据计算式(5)得到Ρβικ*最大功率点8对应的占空比dpv—m,再控制开关电源4的占空比为dpv—m,进而达到跟踪Ppv最大功率点8的目的,从而实现最大功率跟踪；^uck = T- = ^3Buck (^pv)(5)。 ^pv对占空比dpv的边界范围进行了限定，设dpv—min (最小边界值)<dpv<dpv max (最大边界值)，当占空 比dpv在限定的边界范围之外，即dpv〈dpv—min或dpv>dpv—max时，则无需比较输出功率，先将占空比dpv调整至限定范围内，限定占空比dpv边界范围的目的是减少比较次数，加快跟踪速度；当dpv min〈dpv〈dpv m，则增大占空比dpv，下一时刻的占空比为dpv (k+1) =dpv (k) + Δ dpv ;当dpv—m〈dpv〈dpv—max,则减小占空比dpv,下一时刻的占空比为dpv (k+l)=dpv(k)-A dpvo采用单变量电流扰动跟踪法:将占空比的初始值dpv』设为其最小边界值dpv min，逐步增大占空比dpv，且保证dpv在限定的边界范围[dpv min，dpv max]内，在某一时刻，占空比为dpv(k)，检测光伏电池板I的输出电流为Ipv (k)，计算电流控制单元2的输出功率为PBudt(k)，在下一时刻改变占空比dpv，令dpv (k+1) =dpv (k) + Δ dpv，输出电流Ipv和输出功率PBudt均发生改变，此时再检测光伏电池板I的输出电流记为Ipv(k+Ι)，计算电流控制单元2的输出功率记为PBudt(k+l)，通过比较扰动前后，输出功率PBudt(k)与？_0^+1)之间以及占空比dpv(k)与dpv(k+l)之间的大小关系来决定下一时刻占空比dpv的调整方向，总结如下:若PBuck (k+1) >PBuck (k), dpv (k+1) >dpv (k),说明 dpv—min〈dpv〈dpv—m,则增大占空比 dpv ；dpv(k+l)〈dpv(k),说明 dpv—m〈dpv〈dpv—max,则减小占空比 dpv ；若PBuck (k+1) <PBuck (k), dpv (k+1) >dpv (k),说明 dpv—m〈dpv〈dpv—max,则减小占空比 dpv ；dpv(k+l)〈dpv(k),说明 dpv—min〈dpv〈dpv—m,则增大占空比 dpv ；若PBuek (k+1) =PBuck (k),说明 dpv=dpv—m,则保持占空比 dpv 不变；不断重复上述过程，使电流控制单元2的输出功率PBudt向增大的趋势变化，从而实现最大功率跟踪；单变量电流扰动跟踪法是基于两个判别式(比较PBlKk (k)、PBuck (k+1)大小和dpv(k)、dpv(k+l本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于：该系统包括光伏电池板（1），光伏电池板（1）与开关电源（4）相连，由电流控制单元（2）连接开关电源（4），开关电源（4）再与DC/DC功率变换器（5）相连，由输出电压控制单元（3）连接DC/DC功率变换器（5）。

【技术特征摘要】
1.基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于:该系统包括光伏电池板(1)，光伏电池板(I)与开关电源(4)相连，由电流控制单元(2)连接开关电源(4)，开关电源(4)再与DC/DC功率变换器(5)相连，由输出电压控制单元(3)连接DC/DC功率变换器(5)。2.根据权利要求1所述的基于单...

【专利技术属性】
技术研发人员：金石，张凤阁，王育欣，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21