[发明专利]光伏发电系统最大功率点跟踪基于温度变化的控制方法及装置

权利要求书

1.一种光伏发电系统最大功率点跟踪(MPPT)基于温度变化的控制方法，其特征是：根据下列公式，计算出光伏发电阵列基于温度变化的功率电压曲线上的电压增量即电压搜索步长Δu_pv(t，ΔT)，通过控制该阵列功率电压曲线上的电压增量即电压搜索步长Δu_pv(t，ΔT)，动态寻找阵列功率电压运行曲线上的与温度变化相关的实时功率计算值ΔP(t，ΔT)，若无温度变化，ΔT＝0，则电压搜索步长Δu_pv(t，ΔT)，实时功率计算值ΔP(t，ΔT)即为脉冲宽度调制(PWM)电路和升降压斩波电路上的控制量，按传统方法控制；若温度变化，及时动态调整电压搜索步长Δu_pv(t+1，ΔT)，使之跳跃至所处温度的功率电压运行曲线上，寻找与该温度变化相关的实时功率计算值ΔP(t，ΔT)，从而实现对光伏发电阵列最大功率点跟踪(MPPT)的控制；所述公式为：

Δu₀(t，ΔT)＝KΔu_pv(t-1，ΔT)(1-aΔT)(1+bΔT)    (1)

公式(1)中，Δu₀(t，ΔT)是t时刻光伏阵列与温度增量ΔT相关的实时采集计算的等效开路电压的增量，K是升降压斩波电路占空比调整系数，Δu_pv(t-1，ΔT)是前一时刻的实时采集计算的光伏阵列与温度增量ΔT相关的等效直流电压增量，ΔT是t-1到t时刻的温度增量，a、b为温度变化系数：a＝0.0025/℃，b＝0.5/C；

ΔI_sc(t，ΔT)＝ΔI_sc(t-1)(1+aΔT)         (2)

公式(2)中，ΔI_sc(t，ΔT)是t时刻光伏阵列与温度增量ΔT相关的实时采集计算的等效短路电流增量，ΔI_sc(t-1，ΔT)是前一时刻与温度增量ΔT相关的实时采集计算的光伏阵列等效短路电流增量；

ΔIpv(t,ΔT)=ΔIsc(t,ΔT){1-[exp(Δupv(t-1,ΔT)Δu0(t-1,ΔT))-1]}---(3)]]>

公式(3)中，ΔI_pv(t，ΔT)是t时刻光伏阵列发出的与温度增量ΔT相关的等效直流电流增量，Δu₀(t-1，ΔT)是t-1时刻光伏阵列与温度增量ΔT相关的实时采集计算的等效开路电压的增量，

Δu_pv(t，ΔT)＝ΔI_pv(t，ΔT)Z_th(t，ΔT)   (4)

公式(4)中，Δu_pv(t，ΔT)是t时刻光伏阵列发出的与温度增量ΔT相关的等效直流电压增量，Z_th(t，ΔT)是t时刻X，Y两点至电力系统侧的与温度增量ΔT相关的等效戴维南阻抗；

ΔP(t，ΔT)＝Δu_pv(t，ΔT)ΔI_pv(t，ΔT)    (5)

公式(5)中，ΔP(t，ΔT)是t时刻光伏阵列的与温度增量ΔT相关的实时功率计算值。

2.一种实现权利要求1所述的光伏发电系统最大功率点跟踪(MPPT)基于温度变化的控制方法的装置，其特征是：它包括实时环境温度检测信息辅助电路1、主控制电路2、动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3、脉冲宽度调制(PWM)驱动电路4、直流电流电压检测电路5、直流检测及滤波电路6、直流/直流升降压斩波电路7和动态控制变量比较电路8；实时环境温度检测信息辅助电路1与主控制电路2和动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3连接，将检测到的环境温度信息实时传送给主控制电路2和动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3；主控制电路2与动态控制变量比较电路8、动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3、直流电流电压检测及滤波电路6、PWM驱动电路4、实时环境温度检测信息辅助电路1和逆变并网装置连接，以根据实时环境温度检测信息辅助电路1传送的环境温度信息，实时观察环境温度信息寻找最佳功率电压运行曲线并搜索最优动态MPPT电压搜索步长，实时形成动态功率电压运行曲线，将其结果反馈给动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3和直流电流电压检测及滤波电路6，当温度变化值ΔT为零时，向PWM驱动电路4发出触发信号；动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3与主控制电路2相连，将实时计算与温度有关的等效直流电压u_pv(t，ΔT)、等效直流电流I_pv(t，ΔT)和等效直流功率P(t，ΔT)，以确定此时是否需要对权利要求1中的公式(1)和公式(2)进行调整，并与主控制电路2交换信息；动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3还与动态控制变量比较电路8相连，以当aΔT和bΔT不为零时，向动态控制变量比较电路8输出等效直流电压u_pv(t，ΔT)和等效直流功率P(t，ΔT)并与主控制电路2输出的与温度无关的等效直流电压u_pv(t)和与温度无关的等效直流功率P(t)进行比较，并输出与温度有关的等效直流电压增量Δu_pv(t，ΔT)和与温度有关的等效直流功率增量ΔP(t，ΔT)，即为PWM驱动电路4和直流/直流升降压斩波电路7的控制量；PWM驱动电路4与动态控制变量比较电路8、直流/直流升降压斩波电路7和主控制电路2相连接，实时接收动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3和主控制电路2的操作信息，发出触发脉冲去控制直流/直流升降压斩波电路7中的开关；直流电流电压检测电路5与动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3、直流/直流升降压斩波电路7和光伏阵列相连接，实时检测光伏阵列的等效开路电压u₀(t)和等效短路电流I_sc(t)，并将其送入动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3；直流电流电压检测及滤波电路6与直流/直流升降压斩波电路7、主控制电路2和逆变并网装置相连接，根据并网逆变的要求实时检测电流电压值，并根据谐波的标准要求滤掉谐波；直流/直流升降压斩波电路7与PWM驱动电路4和直流电流电压检测及滤波电路6相连接，动态的将光伏阵列输出电压转化成并网逆变前需要的直流电流电压；动态控制变量比较电路8与动态电压搜索步长MPPT辅助控制电路3、PWM驱动电路4和主控制电路2相连接。