基于三级步长的最大功率点实现方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于三级步长的最大功率点实现方法，该方法在追踪最大功率点过程启动时，当远离最大功率点时，优先检测选择是否采用恒定电压法进行快速追踪，提高系统快速追踪特性，当靠近最大功率点时，采用三级可变步长的扰动观察法，根据设置的扰动方向标志位对不同的扰动步长进行选择，进行最大功率的精确追踪。该方法具有以下优点：该方法可以适用外部环境恶劣变化的情况下，防止误判；该方法相对于电导增量法，控制运行简单，对硬件要求低；该方法可以实现追踪的快速性及精确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能光伏电池的最大功率点实现方法，特别涉及一种基于三级步长的最大功率点实现方法及装置。
技术介绍
太阳能光伏电池输出特性曲线具有非线性的特征，很难保证其工作高效性，这就需要对其分析检测，在外界环境光照度与温度变化的情况下保证光伏电池输出最大功率，避免资源浪费。在保证光伏发电系统高效率的前提下，要对光伏电池的最大功率点进行追踪，即最大功率点追踪，可以使用外部的控制策略对其检测控制。另外，采用何种方式来控制最大功率点问题一直是研究的热点，当前比较成熟的控制策略有：恒定电压法、电导增量法、扰动观察法、模糊控制等方法。随着光伏并网发电技术的变革与智能电网的飞速的发展，大量的分布式光伏能源接入配电网，这就必然对并网的电能质量提出一定的要求，最大功率点追踪技术运用于DC/DC模块，其稳定性与可靠性决定了后级并网的电能质量。光伏电池输出为非线性电流源，与外部电路进行连接时，输出有功功率，电流与电压特性曲线相交处相当于光伏电池的最大功率点，传统的最大功率点能够追踪到最大功率点，但是会出现小幅震荡，而且当外部环境恶劣变化的情况下，出现误判现象，此时无法通过该方法对光伏电池进行最大功率点追踪。目前最大功率点追踪方法大都是在传统的控制方法基础之上，添加一些现代理论的控制算法，在一定程度上可以解决误判的现象，但是牺牲了快速追踪的特点，即需要一定的时间才能追踪到最大功率点。如当外界环境剧烈变化的情况下，固定步长的扰动观察法可以追踪到最大功率点，但是由于步长选取困难和始终存在电压扰动的问题，导致光伏电池最大功率点存在小幅震荡，影响整个系统的稳定性，而且当外部环境剧烈变化时出现误判，导致系统崩溃。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于三级步长的最大功率点实现方法及装置，以解决现有的最大功率点实现方法中所存在的解决误判现象与缩短追踪时间不能兼顾的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于三级步长的最大功率点实现方法，包括以下步骤：S1：系统启动后，对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电压，I(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电流，并根据U(k)和I(k)计算P(k)；S2：判断U(k)是否小于Um，如是，则进入步骤S3，如否则进入步骤S4，其中，Um为光伏电池的输出特性曲线的最大功率点处的电压；S3：采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输出电压为Um，进入步骤S6；S4：采用扰动观察法进行最大功率点追踪，具体为，设置标志位为flag，步长方向系数为j，第i级步长为Vstep[i](i＝1,2,3)，并计算dP，dU，其中，dP＝P(k)-P(k-1)，dU＝U(k)-U(k-1)，对dP进行条件判断：S41：若dP>0，则进一步对dU进行条件判断：S411：若dU>0，则令flag值加1，j＝1，若flag值为3，则将i值加1，进入步骤S5，若flag值不为3，则保持步长不变，进入步骤S5；S412：若dU≤0，则令flag值为0，j＝-1，则将i值减1，进入步骤S5；S42：若dP≤0，则进一步对dU进行条件判断：S421：若dU<0，则令flag值加1，j＝1，若flag值为3，则将i值加1，进入步骤S5，若flag值不为3，则保持步长不变，进入步骤S5；S422：若dU≥0，则令flag值为0，j＝-1，则将i值减1，进入步骤S5；S5：计算依据步骤S4选取的步长所修正后的电压Vmpp：Vmpp＝Vmp0+j×Vstep[i]，其中，Vmp0为系统启动时光伏电池的初始电压，作为为系统的扰动步长的初始参考电压，；S6:控制所述系统的输出电压为U，U值为步骤S3得到的Um或步骤S5得到的Vmpp，并返回继续执行步骤S1；其中，Vstep[3]＝10×Vstep[2]＝100×Vstep[1]。较佳地，Vstep[1]的值按下式计算确定：Vstep[1]=0.01×UmU(k),(Um≥U(k))0.01×U(k)Um,(Um<U(k)).]]>较佳地，系统每次开始运行至步骤S4时，首先进行标志位flag的清零。本专利技术还提供了一种基于三级步长的最大功率点实现装置，用于执行上述的方法，包括：采样模块，用于对系统的光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电压，I(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电流，并根据U(k)和I(k)计算P(k)；功率追踪选择模块，用于判断U(k)是否小于Um，如是，则启动恒压法追踪模块，如否则启动扰动观察法追踪模块；恒压法追踪模块，用于执行步骤S3的采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输出电压为Um，并将Um输出至控制输出模块；扰动观察法追踪模块，用于执行步骤S4及S5，采用三级步长对最大功率点电压进行追踪，并计算选取的步长所修正后的电压Vmpp；控制输出模块，用于控制所述系统的输出电压为Um或Vmpp。本专利技术提供的基于三级步长的最大功率点实现方法在追踪最大功率点过程启动时，优先检测选择是否采用恒定电压法进行快速追踪，提高系统快速追踪特性，当靠近最大功率点时，采用三级可变步长的扰动观察法，进行最大功率的精确追踪，该方法具有以下优点：1)该方法可以适用外部环境恶劣变化的情况下，防止误判；2)该方法相对于电导增量法，控制运行简单，对硬件要求低；3)该方法可以实现追踪的快速性及精确性。附图说明图1为本专利技术提供的基于三级步长的最大功率点实现装置组成结构示意图；图2为本专利技术提供的基于三级步长的最大功率点实现方法流程图；图3为本专利技术提供的方法中恒压法追踪最大功率点时效果图；图4为本专利技术提供的方法中采用扰动观察法追踪最大功率点时效果图。具体实施方式为更好地说明本专利技术，兹以一优选实施例，并配合附图对本专利技术作详细说明，具体如下：如图1所示，为本专利技术提供的基于三级步长的最大功率点实现装置组成结构示意图，包括：采样模块101，用于对系统的光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电压，I(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电流，并根据U(k)和I(k)计算P(k)；功率追本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三级步长的最大功率点实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：系统启动后，对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电压，I(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电流，并根据U(k)和I(k)计算P(k)；S2：判断U(k)是否小于Um，如是，则进入步骤S3，如否则进入步骤S4，其中，Um为光伏电池的输出特性曲线的最大功率点处的电压；S3：采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输出电压为Um，进入步骤S6；S4：采用扰动观察法进行最大功率点追踪，具体为，设置标志位为flag，步长方向系数为j，第i级步长为Vstep[i](i＝1,2,3)，并计算dP，dU，其中，dP＝P(k)‑P(k‑1)，dU＝U(k)‑U(k‑1)，对dP进行条件判断：S41：若dP>0，则进一步对dU进行条件判断：S411：若dU>0，则令flag值加1，j＝1，若flag值为3，则将i值加1，进入步骤S5，若flag值不为3，则保持步长不变，进入步骤S5；S412：若dU≤0，则令flag值为0，j＝‑1，则将i值减1，进入步骤S5；S42：若dP≤0，则进一步对dU进行条件判断：S421：若dU<0，则令flag值加1，j＝1，若flag值为3，则将i值加1，进入步骤S5，若flag值不为3，则保持步长不变，进入步骤S5；S422：若dU≥0，则令flag值为0，j＝‑1，则将i值减1，进入步骤S5；S5：计算依据步骤S4选取的步长所修正后的电压Vmpp：Vmpp＝Vmp0+j×Vstep[i]，其中，Vmp0为系统启动时光伏电池的初始电压；S6:控制所述系统的输出电压为U，U值为步骤S3得到的Um或步骤S5得到的Vmpp，并返回继续执行步骤S1；其中，Vstep[3]＝10×Vstep[2]＝100×Vstep[1]。...

【技术特征摘要】
1.一种基于三级步长的最大功率点实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：系统启动后，对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k
(k＝0,1,2,…,k)次采样的输出电压，I(k)表示第k(k＝0,1,2,…,k)次采样的输
出电流，并根据U(k)和I(k)计算P(k)；
S2：判断U(k)是否小于Um，如是，则进入步骤S3，如否则进入步骤S4，其
中，Um为光伏电池的输出特性曲线的最大功率点处的电压；
S3：采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输出电压为Um，进入步骤
S6；
S4：采用扰动观察法进行最大功率点追踪，具体为，设置标志位为flag，步长
方向系数为j，第i级步长为Vstep[i](i＝1,2,3)，并计算dP，dU，其中，dP＝
P(k)-P(k-1)，dU＝U(k)-U(k-1)，对dP进行条件判断：
S41：若dP>0，则进一步对dU进行条件判断：
S411：若dU>0，则令flag值加1，j＝1，若flag值为3，则将i值加1，
进入步骤S5，若flag值不为3，则保持步长不变，进入步骤S5；
S412：若dU≤0，则令flag值为0，j＝-1，则将i值减1，进入步骤S5；
S42：若dP≤0，则进一步对dU进行条件判断：
S421：若dU<0，则令flag值加1，j＝1，若flag值为3，则将i值加1，
进入步骤S5，若flag值不为3，则保持步长不变，进入步骤S5；
S422：若dU≥0，则令flag值为0，j＝-1，则将i值减1，进入步骤S5；
S5：计算依据步骤S4选取的步长所修正后的电压Vmpp：
Vmpp＝Vmp0+j×Vstep...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佑鹏，
申请(专利权)人：江苏金智科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32