[发明专利]一种光伏系统最大功率点跟踪优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及清洁能源的开发及利用的技术领域，尤其对于提高太阳能的利用率及光伏系统的发电效率具有重要的意义。

背景技术

随着环境和能源压力的日益增加，清洁能源的开发和利用逐渐成为主流，其中太阳能凭借其取之不尽，用之不竭且无污染的优势在新能源发电领域脱颖而出。但其主要存在的问题是太阳能发电的效率问题，由于外界环境时刻处于动态变化中，光伏阵列的输出功率也随之改变，因此解决该问题的主要途径之一就是进行最大功率点跟踪。

针对最大功率点跟踪问题，国内外学者已得出很多的研究成果，像经典的恒定电压法、扰动观测法、电导增量法、模糊控制法等。这些最大功率点跟踪方法可以实现动态寻优，但均存在一些弊端，需要通过算法进行进一步的优化。其中恒定电压法由于其结构简单，易于实现，系统工作电压具有良好的稳定性等优点得到了广泛应用，但其忽略了很多外部条件，结果不够准确，为克服其不足，我们使用本发明对其进行优化。

本发明通过将原问题转化为拉格朗日函数，通过求解一系列子问题并通过改进的Armijo准则进行搜索，获得补偿因子来求出新的迭代点进而解得原问题的最优解。用该算法来优化恒定电压法并将其应用于最大功率点跟踪，可在光辐射度和环境温度变化的条件下实现最大功率点稳定地精确跟踪。

发明内容

为解决目前经典最大功率点跟踪方法中存在的问题，本发明提出了一种优化的恒定法实现最大功率点跟踪的方法。该方法保留了经典恒压控制法简单易实现且实现稳定的优点，同时能够考虑外部环境的变化，进行准确地动态寻优，实现稳定精确跟踪最大功率点的目标，提高光伏系统的发电效率。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种光伏系统最大功率点跟踪优化方法包括如下步骤：首先，根据光伏电池等效电路得出光伏阵列数学模型，构建目标函数及约束函数；其次，根据目标函数和约束函数建立拉格朗日函数，然后对拉格朗日函数进行求解，确定其搜索方向及拉格朗日乘子；再次，由改进的Armijo准则进行搜索，确定最大功率点处电压的补偿因子，由此即可计算出新的迭代点；最后，若电压的收敛判别不满足终止条件则对Hessian矩阵进行更新，继续迭代，直到得出最大功率点处的最优电压解。

上述光伏系统最大功率点跟踪优化方法具体包括下述步骤：

步骤一，在考虑外界环境变化条件下，根据光伏电池的等效电路，构建光伏阵列模型，其电流模型如下所示：

I=NpIsc{1-φ1[exp((U-ΔU)/Nsφ2Uoc)-1]}+Np·ΔI]]>