[发明专利]一种光伏并网逆变器中的最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在独立的以及并网型光伏发电系统中的最大功率点跟踪方法，属于光伏发电系统控制技术领域。

背景技术

独立光伏发电系统自带储能环节，主要解决偏远无电地区的供电问题；并网光伏发电系统直接与电网相连，如同一个小型分布式发电站，将采集到的电能馈入电网。

光伏电池利用光电效应产生电流，太阳能电池板的电流-电压曲线如图1所示，太阳能电池板的功率-电压特性曲线如图2所示，由图中可知，在某一特定环境下，太阳能电池板存在一个最大功率点P_max，要想提高光伏系统的整体发电效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，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跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）。

目前，光伏发电系统的应用越来越多，然而光伏系统的造价依然不菲，发电系统的转换效率也偏低，因此，通过控制太阳能电池板的输出功率使之工作在最大功率点，提供系统效率，从某种意义上说，也就是相应的降低了系统的成本，从而促进光伏产业的发展。

传统的MPPT算法主要有恒定电压法，扰动观察法，电导增量法等。

恒定电压法（CVT）：在环境如温度、光强变化不大的情况下，太阳能电池板的输出最大功率点处对应的电压基本不变，因此，恒定电压法将太阳能电池板输出电压控制在某一电压值，使光伏电池输出最大功率。但是，从严格意义上来说，这种算法没有真正实现实时跟踪与控制，其控制误差相对较大，受外界环境和自身工作状态影响会产生明显的误差，会产生很大的功率损失。

扰动观察法（P&O）：其原理就是要引入一个小的变化即扰动，然后进行观测，同时与前一状态进行比较，根据比较结果来调节太阳能电池的输出电压值。在实际操作中，一般利用DSP间隔时间段计算太阳能电池的输出功率P_n，与上次采样的功率P_n-1相比较，如果P_n>P_n-1则继续同方向增大（或减小）输出电压，反之则减小（或增大）输出电压。扰动观察法实现方便，且与参数无关。但是在系统稳定时其工作在最大功率点附近震荡运行，同时扰动观察法需要对光伏电池输出电压、电流进行采样，并且需要将采样结果进行相乘，已得到功率，增加了控制器的运算负担。

电导增量法（IC）：由图2所示的的太阳能电池板的功率-电压曲线可知，太阳能电池在最大功率点处有则有电导增量法以该式为判断最大功率点的条件，通过改变boost电路功率管的占空比，达到最大功率点跟踪。电导增量法需要比较高强度的传感器对太阳能电池板的电压和电流进行采样，同时控制算法较复杂，系统成本高。电导增量法通常采用固定步长跟踪最大功率点，步长太大跟踪速度快但是跟踪精度不高，反之精度提高了却影响了跟踪速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种光伏并网逆变器中的最大功率点跟踪方法，其基于电导增量法，采用变步长的方式跟踪太阳能电池板的最大功率点，以解决传统电导增量法跟踪速度和精度矛盾的问题。该方法能根据太阳能电池板的特性自动调节到达工作点的步长。当工作点距离最大功率点较远时，步长较大，提高跟踪速度。当工作点距离最大功率较近时，减小步长，以改善在最大功率点附近的震荡现象，从而提高效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供的光伏并网逆变器中的最大功率点跟踪方法，具体是：假设U_set＝0.8U_oc，U_set为太阳能电池板最大功率点电压，U_oc为太阳能电池板的开路电压，则使变换器的占空比线性增加到接近最大功率点；一旦太阳能电池板的输出电压低于U_set，则控制单元就切换到变步长电导增量法，使变换器的占空比线性增加到接近最大功率点；所述控制单元是DSP数字信号处理器。

本发明提供的上述光伏并网逆变器中的最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1：用DSP作为光伏系统最大功率点跟踪控制器，采样U(k)，保存太阳能电池板的开路电压U_oc，计算U_set＝0.8U_oc；

步骤2：启动系统后使变换器的占空比线性增加，直至U(k)＜U_set；

步骤3：检测光伏发电系统中太阳能电池板的输出电压U_k和输出电流I_k；