[发明专利]一种局部阴影下新型自适应最大功率跟踪控制方法

权利要求书

1.一种局部阴影下新型自适应最大功率跟踪控制方法，包含以下步骤：

1)本发明所提出的新型最大功率点跟踪控制系统由光伏阵列、GPI搜索装置、AMPPT控制器、Boost升压电路以及恒定负载组成。光伏阵列的输出电流和输出电压经过测量装置作为GPI搜索装置的输入信号，GPI搜索装置的输出信号经过AMPPT控制器后通过调整DC-DC电路中功率开关管控制信号的占空比，来获取光伏阵列输出的最大功率点，从而实现最大功率控制。

2)常规变步长MPPT算法(Conventional MPPT，CMPPT)在环境光照不变的条件下具有良好的稳态精度以及响应速度，当发生局部遮挡时，光伏阵列输出特性曲线呈现多峰值特性，此时常规变步长MPPT方法在最大值寻优时可能会失效。本发明提出一种先搜索全局最大值点所在区间(Global Peak Interval，GPI)，然后与自适应变步长(Adaptive MPPT，AMPPT)算法相结合的MPPT算法

3)全局最大值点所在区间(GPI)是指在光伏阵列P-V特性曲线中全局最大功率点所在波峰对应的电压区间。搜索GPI是多峰值寻优问题的一个关键步骤。基于大量光伏阵列在不同遮阴模式下输出特性的仿真结果发现：光伏阵列I-V特性曲线与直线的交点所对应的横坐标即位于GPI。

4)将电压互感器和电流互感器的测量值输入到GPI搜索装置。通过上述测量值计算得到ΔI＝I_k-I_k-1、ΔV＝V_k-V_k-1。式中，I_sc为光伏电池在标准条件下的短路电流。本专利中通过下式来判断光伏电池遮阴模式是否发生变化。当光伏电池遮阴模式发生变化时，需要重启所提算法。所提算法重启条件为：

5)通过上述公式检测到外界光照条件发生变化时，所提算法将工作点快速调整到V/I等于V_OC/I_SC的位置，此时工作点将会位于最大功率点所在的GPI。然后启动自适应变步长算法快速定位到全局最大功率点MPP。本发明对常规变步长MPPT算法进行改进，常规变步长算法不能同时满足瞬态响应速度和稳态精度的要求，为了提高最大功率点跟踪的精确性和快速性，论文中采用新的步长因子λ_step＝α|ΔP|。式中，α为步长调节因子。并且为了防止在最大功率点附近振荡，设置功率偏差阈值ε₃，认为当|ΔP|＜ε₃时达到最大功率点，停止对步长的扰动，从而有效避免输出功率在MPP附近来回振荡的现象。

2.根据权利要求1所述的一种局部阴影下新型自适应最大功率跟踪控制方法，其特征在于，步骤1)中所提出的新型最大功率点跟踪控制系统由光伏阵列、GPI搜索装置、AMPPT控制器、Boost升压电路以及恒定负载组成。

3.根据权利要求1所述的一种局部阴影下新型自适应最大功率跟踪控制方法，其特征在于，步骤3)中将GPI搜索作为所提算法的关键步骤，通过GPI搜索将多峰值寻优问题转化为单峰值寻优问题，然后与自适应算法相结合搜索全局最大功率点。

4.根据权利要求1所述的一种局部阴影下新型自适应最大功率跟踪控制方法，其特征在于，步骤4)中提出当外界遮阴模式发生变化时算法重启条件。通过上述测量值计算得到ΔI＝I_k-I_k-1、ΔV＝V_k-V_k-1。当光伏电池遮阴模式发生变化时，需要重启所提算法，重启条件为：

5.根据权利要求1所述的一种局部阴影下新型自适应最大功率跟踪控制方法，其特征在于，步骤5)中对常规变步长MPPT算法进行改进。常规变步长算法不能同时满足瞬态响应速度和稳态精度的要求，为了提高最大功率点跟踪的精确性和快速性，论文中采用新的步长因子λ_step＝α|ΔP|。式中，α为步长调节因子。并且为了防止在最大功率点附近振荡，设置功率偏差阈值ε₃，认为当|ΔP|＜ε₃时达到最大功率点，停止对步长的扰动，从而有效避免输出功率在MPP附近来回振荡的现象。