一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：步骤S1：分别在当前MPPT扰动周期的第0时刻、第x时刻以及第y时刻分别采集光伏组件的输出电压值与输出电流值；步骤S2：分别获取所述第0时刻、第x时刻以及第y时刻所述光伏组件的输出功率P0(k)、Px(k)、Py(k)，并剔除环境因素的影响，获取当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)；步骤S3：ΔU(k)、dPP&O(k)以及Ratio(k-1)获取下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)；步骤S4：根KΔU(k+1)获取下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)；步骤S5：dPP&O(k)、Ucmd(k)以及ΔU(k+1)，获取下一MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k+1)。本发明专利技术可进行自适应变步长，能够快速、精确、稳定的跟踪最大功率点，克服定步长扰动观察法在步长选取不合适造成的功率损失。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法
本专利技术涉及光伏发电领域,特别是一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法。
技术介绍
根据光伏阵列的输出功率与光照强度、温度等因数有关，在不同的外界条件下，光伏阵列可运行在不同且唯一的最大功率点上。定步长扰动观察法是目前较为常用的MPPT算法。在定步长扰动观察法的应用中，电压扰动步长ΔU对系统性能有较大影响。电压扰动步长ΔU过大，系统响应速度快，但最大功率点附近进入稳态时，由于振荡导致损耗也大；ΔU过小，系统响应速度慢，跟踪精度高，但扰动初期长时间滞留在低功率段，造成功率损失。另外，定步长扰动观察法在环境因素变化较快、较大的情况下，由于环境引起功率变化容易导致MPPT方向误扰动，而损失功率。现有技术中采用变步长进行MPPT跟踪，在外接环境变化较大的情况下，MPPT的扰动步长变化会较为剧烈，容易发生误扰动，跟踪精度较低，容易导致误跟踪，造成MPPT效率不高的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，可进行自适应变步长，能够快速、精确、稳定的跟踪最大功率点，克服定步长扰动观察法在步长选取不合适造成的功率损失。本专利技术采用以下方案实现：一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，具体包括以下步骤：步骤S1：分别在当前MPPT扰动周期的第0时刻、第x时刻以及第y时刻分别采集光伏组件的输出电压u0(k)、ux(k)、uy(k)、输出电流i0(k)、ix(k)、iy(k)；步骤S2：分别获取所述第0时刻、第x时刻以及第y时刻所述光伏组件的输出功率P0(k)、Px(k)、Py(k)，并剔除环境因素的影响，获取当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)，其中其中0＜x＜y≤TMPPT，TMPPT为MPPT扰动周期；步骤S3：根据当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)、由当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)以及上一MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k-1)，获取下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)，其中步骤S4：根据下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)获取下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)，其中ΔU(k+1)＝KΔU(k+1)×Ustep，Ustep为光伏阵列设定的扰动电压步长常数；步骤S5：根据当前MPPT扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)、当前MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k)以及下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)，获取下一MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k+1)，其中Ucmd(k+1)＝Ucmd(k)+dir(k+1)×ΔU(k+1)；若dPP&O(k)＜0，则dir(k+1)取值为dir(k+1)＝-1×dir(k)，否则dir(k+1)＝dir(k)，其中dir(k)的初始值为dir(0)＝-1。进一步地，所述步骤S2获取当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)时，具体包括括以下步骤：步骤S21：在当前MPPT扰动周期分别在第0时刻、第x时刻以及第y时刻获取光伏组件的输出功率P0(k)、Px(k)、Py(k)，其中P0(k)＝u0(k)×i0(k)，Px(k)＝ux(k)×ix(k)，Py(k)＝uy(k)×iy(k)；步骤S22：在当前MPPT扰动周期分别计算dP1(k)与dP2(k)，其中dP1(k)表示由扰动电压ΔU(k)引起的功率变化量dPP&O(k)与第0至x时刻环境因素引起的功率变化量dPENV1(k)两者之和，dP2(k)第x至y时刻环境因素引起的功率变化量dPENV2(k)，即dP1(k)＝dPP&O(k)+dPENV1(k)，dP2(k)＝dPENV2(k)；其中dP1(k)＝Px(k)-P0(k)，dP2(k)＝Py(k)-Px(k)；步骤S23：假设环境因素造成的功率变化率恒定，根据dP2(k)＝dPENV2(k)，计算第0至x时刻环境因素引起的功率变化量dPENV1(k)，其中步骤S24：计算当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)引起的功率变化量dPP&O(k)，其中较佳的，所述由光伏阵列输出功率在当前MPPT扰动周期的第x时刻之前稳定。进一步地，所述步骤S23与所述步骤S24中x＝3/4TMPPT，y＝TMPPT。进一步地，所述步骤S3中获取下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)时，具体包括以下步骤：步骤S31：根据当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)以及由当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)，获取当前MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k)，其中步骤S32：根据上一MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k-1)以及当前MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k)，计算功率变化率系数η(k)，其中步骤S33：根据当前MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k)以及功率变化率系数η(k)，计算下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)，其中，进一步地，所述步骤S5中获取下一MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k+1)时，具体包括以下步骤：步骤S51：根据由当前MPPT扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)确定下一MMPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)的扰动方向dir(k+1)，若dPP&O(k)＜0，则dir(k+1)取值为dir(k+1)＝-1×dir(k)，否则则dir(k+1)取值为dir(k+1)＝1×dir(k)；其中dir(k)的初始值为dir(0)＝-1；步骤S52：根据当前MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k)、下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)以及下一MMPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)的扰动方向dir(k+1)，确定下一MPPT扰动周期的MPPT给定电压Ucmd(k+1)，其中Ucmd(k+1)＝Ucmd(k)+dir(k+1)×ΔU(k+1)。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1)环境因素会对光伏组件的输出功率有影响，本专利技术的最大功率跟踪方法克服传统MPPT算法中，环境因素会干扰功率的变化，导致功率误扰动，MPPT的跟踪效率低，剔除环境因素造成的功率变化，修正扰动功率，克服扰动观察法在环境变化情况下的误扰动，提高MPPT的跟踪效率。2)本专利技术能够根据当前MPPT扰动周期的功率变化率快速调整实现最大功率跟踪，解决了现有技术中定步长扰动观察法跟踪速度或者较慢或者振荡较大的缺点3)本专利技术的最大功率跟踪方法通过消除定步长MPPT算法的误扰动，并根据修正扰动功率的变化率自适应变步长，快速、精确、稳定的跟踪到光伏组件最大功率点，以提高MPPT转换效率，具备高效、快速、精准、稳定的跟踪最大功率点、效率高等特点。附图说明图1为本专利技术一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法的流程图。图2为本专利技术步骤S2的具体流程图。图3为本专利技术步骤S3的具体流程图。图4为专利技术一实施例的流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，其特在于包括以下步骤：步骤S1：分别在当前MPPT扰动周期的第0时刻、第x时刻以及第y时刻分别采集光伏组件的输出电压u0(k)、ux(k)、uy(k)、输出电流i0(k)、ix(k)、iy(k)；步骤S2：分别获取所述第0时刻、第x时刻以及第y时刻所述光伏组件的输出功率P0(k)、Px(k)、Py(k)，并剔除环境因素的影响，获取当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)，其中其中0＜x＜y≤TMPPT，TMPPT为MPPT扰动周期；步骤S3：根据当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)、由当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)以及上一MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k‑1)，获取下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)，其中步骤S4：根据下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)获取下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)，其中ΔU(k+1)＝KΔU(k+1)×Ustep，Ustep为光伏阵列设定的扰动电压步长常数；步骤S5：根据当前MPPT扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)、当前MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k)以及下一MPPT扰 动周期的扰动电压ΔU(k+1)，获取下一MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k+1)，其中Ucmd(k+1)＝Ucmd(k)+dir(k+1)×ΔU(k+1)；若dPP&O(k)＜0，则dir(k+1)取值为dir(k+1)＝‑1×dir(k)，否则dir(k+1)＝dir(k)，其中dir(k)的初始值为dir(0)＝‑1。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，其特在于包括以下步骤：步骤S1：分别在当前MPPT扰动周期的第0时刻、第x时刻以及第y时刻分别采集光伏组件的输出电压u0(k)、ux(k)、uy(k)、输出电流i0(k)、ix(k)、iy(k)；步骤S2：分别获取所述第0时刻、第x时刻以及第y时刻所述光伏组件的输出功率P0(k)、Px(k)、Py(k)，并剔除环境因素的影响，获取当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)，其中其中0＜x＜y≤TMPPT，TMPPT为MPPT扰动周期，dP1(k)表示由扰动电压ΔU(k)引起的功率变化量dPP&O(k)与第0至x时刻环境因素引起的功率变化量dPENV1(k)两者之和，dP2(k)第x至y时刻环境因素引起的功率变化量dPENV2(k)，即dP1(k)＝dPP&O(k)+dPENV1(k)，dP2(k)＝dPENV2(k)，其中dP1(k)＝Px(k)-P0(k)，dP2(k)＝Py(k)-Px(k)；步骤S3：根据当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)、由当前MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)以及上一MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k-1)，获取下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)，其中根据上一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k-1)以及由上一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k-1)产生的扰动功率dPP&O(k-1)，获取上一MPPT扰动周期的功率变化率Ratio(k-1)，其中步骤S4：根据下一MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KΔU(k+1)获取下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)，其中ΔU(k+1)＝KΔU(k+1)×Ustep，Ustep为光伏阵列设定的扰动电压步长常数；步骤S5：根据当前MPPT扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)、当前MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k)以及下一MPPT扰动周期的扰动电压ΔU(k+1)，获取下一MPPT扰动周期的给定电压Ucmd(k+1)，其中Ucmd(k+1)＝Ucmd(k)+dir(k+1)×ΔU(k+1)；若dPP&O(k)＜0，则dir(k+1)取值为dir(k+1)＝-1×dir(k)，否则dir(k+1)＝dir(k)，其中dir(k)的初始值为dir(0)＝-1。2.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，其特征在于：所述步骤S2获取当前MPPT扰动周期由扰动电压ΔU(k)产生的扰动功率dPP&O(k)时，具体包括以下步骤：步骤S21：在当前MPPT扰动周期分别在第0时刻、第x时刻以及第y时刻获取光伏组件的输出功率P0(k)、Px(k)、Py(k)，其中P0(k)＝u0(k)×i0(k)，Px(k)＝ux(k)×ix(k)，Py(k)＝uy(k)×iy(k)；步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯伦，曾春保，陈聪鹏，
申请(专利权)人：厦门科华恒盛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35