适用于工程应用的MPPT控制方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于工程应用的MPPT控制方法，属于光伏逆变器控制领域。本发明专利技术所述的适用于工程应用的MPPT控制方法，选取了两个功率差值的和，作为选择扰动步长和扰动周期的判定条件，根据光伏阵列输出功率变化的快慢，选择不同的扰动步长与扰动周期，以实现不同工况下最大功率点的快速跟踪，进而提高了光伏逆变器的动、静态MPPT效率。

【技术实现步骤摘要】
适用于工程应用的MPPT控制方法
本专利技术涉及光伏逆变器控制领域，具体说是一种适用于工程应用的MPPT控制方法。
技术介绍
近年来，随着光伏行业的迅速发展，光伏市场装机容量的大幅度增加，人们对光伏发电系统的各项性能指标提出了更高要求。其中，提高光伏逆变器的最大功率跟踪(MPPT)效率，一直是大家追求的目标。国内外已提出了多种MPPT控制方法，如常用的恒定电压法、扰动观测法、导纳增量法[1]、dP-P&O方法[2][3]等。扰动观测法，通过周期性的改变光伏阵列输出电压U(k)，达到调整光伏阵列输出功率P(k)的目的。具体方案如下：采样光伏阵列当前周期的输出电流I(k)、输出电压U(k)，计算当前周期的输出功率P(k)，与上一周期的输出功率P(k-1)作比较。当P(k)≥P(k-1)时，按原来方向变化光伏阵列输出电压U(k)；当P(k)＜P(k-1)时，按相反方向变化光伏阵列输出电压U(k)。由于其扰动的步长是固定的，所以在最大功率点处会存在功率的来回振荡，存在功率损失；另一方面其扰动步长的选取对MPPT效率及跟踪速度影响较大，和系统的动态响应和稳态控制精度相关性较大，一般扰动步长需要工程整定，故适应性较差，不能达到任何环境最优化。本专利技术涉及以下技术术语：1、MPPT：最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking)：对因太阳阵列表面温度和太阳辐照度变化而产生的输出电压与电流的变化进行跟踪控制，使阵列一直保持在最大输出的工作状态，这种为获得最大功率输出的调整行为称为最大功率点跟踪。2、静态MPPT效率：描述逆变器在一条由光伏逆变器给定的静态特性曲线上调整达到最大功率点的精度。3、动态MPPT效率：评价由辐照度变化导致光伏逆变器追踪达到一个新的工作点的追踪特性。4、扰动步长：每次MPPT时电压指令的变化值。5、扰动周期：连续两次MPPT的时间间隔。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术是为了对现有技术做一些改进以取得更好的效果。目的是，在传统技术的基础上，提高光伏逆变器的动、静态MPPT效率。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：适用于工程应用的MPPT控制方法，包括以下步骤：1)采样光伏电池板的输出电流I(k-2)、I(k-1)、I(k)，输出电压U(k-2)、U(k-1)、U(k)，计算输出功率P(k-2)、P(k-1)、P(k)和连续两次MPPT功率差值detP(k)、detP(k-1)，P(k-2)＝U(k-2)*I(k-2)，P(k-1)＝U(k-1)*I(k-1)，P(k)＝U(k)*I(k)，detP(k)＝P(k)-P(k-1)，detP(k-1)＝P(k-1)-P(k-2)；2)定义Y＝detP(k)+detP(k-1)；3)光伏逆变器的额定功率为Pn，选取功率变化值M＝N*Pn；4)当detP(k)≥0时，保持原扰动方向A＝1*A；当detP(k)<0时，则改变扰动方向A＝(-1)*A；5)同时，当Y≥M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU1，detT1；当Y<M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU2，detT2；6)最后，根据指令电压Uref(k)＝Uref(k-1)+A*detUx，其中x＝1,2，确定指令电压Uref(k)，作为光伏逆变器的电压输入。在上述方案的基础上，步骤1)中的N取0.01～0.05。在上述方案的基础上，步骤4)中的A初始值为1。在上述方案的基础上，步骤5)中，扰动步长detU1>detU2，扰动周期detT1<detT2。扰动步长指每次MPPT时电压指令的变化值；扰动周期指连续两次MPPT的时间间隔。扰动周期应大于本次光伏阵列电压扰动完成进入稳态的时间。本专利技术中选取了两个功率差值的和，作为选择扰动步长，扰动周期的判定条件。根据实际系统的性能参数，可以调整累加功率差值的个数，也可适当的设定多组扰动步长与扰动周期。有益效果：根据光伏阵列输出功率变化的快慢，选择不同的扰动步长与扰动周期，以实现不同工况下最大功率点的快速跟踪，进而提高光伏逆变器的动、静态MPPT效率。技术关键点是本方案可以根据光伏逆变器的实际运行工况，实时调节扰动步长detU的大小、扰动周期detT的长短，进而提高光伏逆变器的动、静态MPPT效率。附图说明本专利技术有如下附图：图1光伏系统框图。图2本专利技术的控制流程图。图3扰动观测法与本专利方法动态效率实验效果对比图。图4扰动观测法与本专利方法静态效率实验效果对比图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。光伏系统框图如图1所示，适用于工程应用的MPPT控制器，连接光伏电池板和光伏逆变器。如图2所示，本专利技术所述的适用于工程应用的MPPT控制方法，包括以下步骤：1)采样光伏电池板的输出电流I(k-2)、I(k-1)、I(k)，输出电压U(k-2)、U(k-1)、U(k)，计算输出功率P(k-2)、P(k-1)、P(k)和连续两次MPPT功率差值detP(k)、detP(k-1)，P(k-2)＝U(k-2)*I(k-2)，P(k-1)＝U(k-1)*I(k-1)，P(k)＝U(k)*I(k)，detP(k)＝P(k)-P(k-1)，detP(k-1)＝P(k-1)-P(k-2)；2)定义Y＝detP(k)+detP(k-1)；3)光伏逆变器的额定功率为Pn，选取功率变化值M＝N*Pn；4)当detP(k)≥0时，保持原扰动方向A＝1*A；当detP(k)<0时，则改变扰动方向A＝(-1)*A；5)同时，当Y≥M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU1，detT1；当Y<M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU2，detT2；6)最后，根据指令电压Uref(k)＝Uref(k-1)+A*detUx，其中x＝1,2，确定指令电压Uref(k)，作为光伏逆变器的电压输入。在上述方案的基础上，步骤1)中的N取0.01～0.05。在上述方案的基础上，步骤4)中的A初始值为1。在上述方案的基础上，步骤5)中，扰动步长detU1>detU2，扰动周期detT1<detT2。扰动步长指每次MPPT时电压指令的变化值；扰动周期指连续两次MPPT的时间间隔。扰动周期应大于本次光伏阵列电压扰动完成进入稳态的时间。为了验证本专利方法的有效性，本文对本专利方法与扰动观测法做了对比实验。实验结果如图3、图4，可以看出本专利方法显著提高了MPPT静态效率、动态效率，特别在轻载情况、光照迅速变化的情况下(光照步长的大小表明光照变化的快慢)，弥补了传统控制的不足。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。附件：参考文献(如专利/论文/标准)文献1：徐鹏威，刘飞，刘邦银，段善旭.几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进[J].电力电子技术,2007(4)；415-416.文献2：D.Sera,R.Teodorescu,J.Hantschel,andM.Knoll,Optimizedmaximumpowerpointtrackerforfast-changingenvironmentalconditio本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于工程应用的MPPT控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)采样光伏电池板的输出电流I(k‑2)、I(k‑1)、I(k)，输出电压U(k‑2)、U(k‑1)、U(k)，计算输出功率P(k‑2)、P(k‑1)、P(k)和连续两次MPPT功率差值detP(k)、detP(k‑1)，P(k‑2)＝U(k‑2)*I(k‑2)，P(k‑1)＝U(k‑1)*I(k‑1)，P(k)＝U(k)*I(k)，detP(k)＝P(k)‑P(k‑1)，detP(k‑1)＝P(k‑1)‑P(k‑2)；2)定义Y＝detP(k)+detP(k‑1)；3)光伏逆变器的额定功率为Pn，选取功率变化值M＝N*Pn；4)当detP(k)≥0时，保持原扰动方向A＝1*A；当detP(k)<0时，则改变扰动方向A＝(‑1)*A；5)同时，当Y≥M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU1，detT1；当Y<M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU2，detT2；6)最后，根据指令电压Uref(k)＝Uref(k‑1)+A*detUx，其中x＝1,2，确定指令电压Uref(k)，作为光伏逆变器的电压输入。

【技术特征摘要】
1.一种适用于工程应用的MPPT控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)采样光伏电池板的输出电流I(k-2)、I(k-1)、I(k)，输出电压U(k-2)、U(k-1)、U(k)，计算输出功率P(k-2)、P(k-1)、P(k)和连续两次MPPT功率差值detP(k)、detP(k-1)，P(k-2)＝U(k-2)*I(k-2)，P(k-1)＝U(k-1)*I(k-1)，P(k)＝U(k)*I(k)，detP(k)＝P(k)-P(k-1)，detP(k-1)＝P(k-1)-P(k-2)；2)定义Y＝detP(k)+detP(k-1)；3)光伏逆变器的额定功率为Pn，选取功率变化值M＝N*Pn；4)当detP(k)≥0时，保持原扰动方向A＝1*A；当detP(k)&lt;0时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜云岭，孔宾，
申请(专利权)人：北京京仪绿能电力系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11