[发明专利]一种基于等效负载阻抗扰动的分布式最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光伏组件的最大功率点跟踪方法，该方法综合考虑系统控制量扰动和负载阻抗扰动进行最大功率点跟踪判断，避免负载阻抗扰动对系统跟踪的影响，本方法适用于光伏优化器系统，传统组串式光伏系统等功率变换系统。

背景技术

为了提高光伏发电系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏组件的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程称之为最大功率点(MPP)追踪。目前，光伏发电系统的应用日渐增多，但系统造价仍居高不下，转换效率也较低，因此，通过控制使光伏组件始终工作在MPP处，输出最大功率，提高系统效率，在相对意义上降低了系统成本，从而可以促进光伏产业的发展。目前较常用的内MPPT控制方法有扰动观察法，增量电导法等，这些方法已在传统的组串式光伏并网系统中得到了很好的验证。然而，光伏建筑集成系统(BIPV)往往存在朝向不一致、遭受周围物体局部阴影遮挡等影响，而传统组串式并网逆变系统由于无法兼顾每块光伏组件的输出特性，导致即使很小的阴影或不一致性都会引起系统输出功率急剧下降，并且受遮挡部分容易形成局部热斑、组件老化，严重时引起整块组件失效，甚至导致火灾发生。

图2为目前应用的光伏逆变系统电气结构图，其中分布式最大功率点跟踪(DMPPT)被认为是目前最有效解决上述问题的技术方案之一，该方法通过对每块光伏组件进行最大功率点跟踪，避免不一致性或局部阴影造成的能量丢失，使每块光伏组件工作在最佳状态。分布式光伏优化器系统给每块光伏组件配备DC/DC变换器，通过调整其输出电压来确保每块光伏组件工作在最大功率点，解决由于局部阴影或组件不匹配影响其他正常组件，挽回系统能量损失，该方法不改变传统接线方式，并且每个优化器的成本较低，效率较高，因此最近几年受到广泛关注。

图3为光伏优化器系统工作示意图，图中每块光伏组件由各自的优化器进行MPP跟踪，其输出端串联后接入并网逆变器，其中优化器可以采用Boost、Buck、Buck-Boost等变换电路。当某块光伏组件遭受局部阴影遮挡时，相应优化器通过降低输出电压维持较大的输出电流，从而不影响其他正常组件的功率输出。相比于传统系统，光伏优化器系统可以提升由于组件参数差异、朝向不一致、局部阴影等损失的5-25％的发电量，特别适用于光伏建筑领域。光伏优化器的主要功能是进行最大功率点跟踪，其性能的好坏直接影响整个系统的发电量，目前有很多资料提供了最大功率点跟踪控制方法，但是都是针对传统的并网逆变器，其控制思想基于负载阻抗在MPP跟踪周期内不变，通过控制量扰动寻找最佳功率点，然而光伏优化器系统中多个光伏优化器串联连接，并且每块光伏组件进行最大功率跟踪，因此光伏优化器的负载阻抗随机扰动，从而导致MPP跟踪不稳，甚至造成系统崩溃，目前还没有相关资料对光伏优化器系统考虑负载阻抗扰动进行最大功率点跟踪方面的控制方法。

发明内容

为了解决现有的控制方法的上述缺点和不足之处，根据光伏优化器系统的特点，本发明提供了一种基于等效负载阻抗扰动的最大功率点跟踪方法，充分考虑光伏优化器最大功率点跟踪引起的负载阻抗扰动问题，可以避免由于负载阻抗扰动而造成跟踪不稳或系统崩溃，使光伏优化器稳定工作在各自的最大功率点。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于等效负载阻抗扰动的分布式最大功率点跟踪方法，其特征在于：所述的方法依次执行以下步骤：

第0步：初始化算法内部参数：Duty_flag＝0，d_A＝0，d_B＝d_A+Δd，其中Δd为MPPT算法扰动步长；

第1步：输出占空比控制量x等于d_A，采样变换器输入端的电压V_pv和电流I_pv，计算光伏板的输出功率P_A＝V_pv*I_pv和变换器的等效负载阻抗R_A＝V_pv/I_pv；

第2步：输出占空比控制量x等于d_B，采样变换器输入端的电压V_pv和电流I_pv，计算光伏板的输出功率P_B＝V_pv*I_pv和变换器的等效负载阻抗R_B＝V_pv/I_pv；