[发明专利]MPPT控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏领域，特别是涉及一种MPPT控制方法和系统。

背景技术

光伏发电系统中，光伏电池的利用率除了与光伏阵列的内部特性有关，还受外界条件(如：光照强度、负载和温度)等因素的影响。在不同的外界条件下，光伏阵列可运行在不同且惟一的最大功率点上。为了保证光伏发电系统能够在任意光照强度和温度下始终保持最大功率跟踪，通常需要对光伏电池进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。

目前，常用的MPPT有定电压跟踪法、短路电流比例系数法、扰动观测法、电导增量法、模糊控制法、和人工神经网络控制法等。其中，定电压跟踪法及短路电流比例系数法控制简单快速，但对外界环境变化适应性较差。扰动观测法控制简单，被测参数少，工程上常采用该方法，但其稳态精度较低。模糊控制法及人工神经网络控制法设计过程及算法复杂度较高，实现相对较难。因此，现有的MPPT，无论是在对外界环境变化的适应度、成本、实现难易程度和稳态精度上都不能达到很好的平衡。并且，现有的MPPT均未结合整个光伏系统进行MPPT寻优设计。

发明内容

基于此，有必要针对现有的MPPT在对外界环境变化的适应度、成本、实现难易程度和稳态精度上不能达到很好的平衡，且均未结合整个光伏系统进行寻优设计的问题，提供一种MPPT控制方法和系统。

为实现本发明目的提供的一种MPPT控制方法，包括如下步骤：

根据光伏系统中负载单元、负载侧换流器和网侧换流器的工作状态，对所述负载单元和所述光伏系统中电网单元进行功率预测，得到所述光伏系统中光伏单元的预测功率；

根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制法，对所述光伏单元的输出功率进行最大功率点跟踪。

在其中一个实施例中，所述根据光伏系统中负载单元、负载侧换流器和网侧换流器的工作状态，对所述负载单元和所述光伏系统中电网单元进行功率预测，得到所述光伏系统中光伏单元的预测功率，包括如下步骤：

根据三相静止坐标系到同步旋转坐标系的变换矩阵，得到所述负载单元和所述电网单元的电压和电流在所述同步旋转坐标系下的表达式；

分别根据所述负载单元和所述电网单元的电压和电流在所述同步旋转坐标系下的表达式，以及瞬时有功功率和瞬时无功功率的定义，计算得到所述负载单元和所述电网单元的所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率；

根据所述负载单元和所述电网单元的所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率，分别得到所述负载单元和所述电网单元的预测功率；

根据所述负载单元和所述电网单元的预测功率，以及所述光伏系统中所述光伏单元、所述负载单元和所述电网单元之间的能量平衡关系，得到所述光伏单元的预测功率。

在其中一个实施例中，所述根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制法，对所述光伏单元的输出功率进行最大功率点跟踪，包括如下步骤：

根据所述负载单元、所述电网单元及所述光伏单元的预测功率，和所述光伏阵列的输出特性及电导增量法，得到所述光伏单元最大功率点跟踪的步长选择值；

根据所述步长选择值，对所述光伏单元的输出功率进行动态负载跟踪MPPT自适应步长控制，实现所述光伏单元的最大功率点输出。

在其中一个实施例中，所述根据所述步长选择值，对所述光伏单元的输出功率进行动态负载跟踪MPPT自适应步长控制，实现所述光伏单元的最大功率点输出，包括如下步骤：

根据所述光伏单元的输出电压和输出电流，判断所述光伏单元的输出电导的变化量和所述光伏单元的输出电导的负值的关系；

根据所述输出电导的变化量与所述输出电导的负值的关系，控制所述光伏单元的输出电压指令值，进而控制所述光伏单元的输出功率。

在其中一个实施例中，所述根据所述输出电导的变化量与所述输出电导的负值的关系，控制所述光伏单元的输出电压指令值，进而控制所述光伏单元的输出功率，包括如下步骤：

判断所述输出电导的变化量是否等于所述输出电导的负值；

当所述输出电导的变化量等于所述输出电导的负值时，控制所述光伏单元的输出电压指令值保持当前输出电压不变，从而控制所述光伏单元的输出功率；

当所述输出电导的变化量不等于所述输出电导的负值时，根据所述输出电导的变化量与所述输出电导的负值的大小关系，控制所述光伏单元的输出电压指令值以所述步长选择值为间隔增大或减小。

在其中一个实施例中，所述当所述输出电导的变化量不等于所述输出电导的负值时，包括如下步骤：