[发明专利]一种快速定位的光伏系统最大功率点跟踪方法

说明书

一种快速定位的光伏系统最大功率点跟踪方法，所述跟踪方法是以占空比扰动法为基础，加入了三点迭代法，通过对P‑U曲线的三个工作点进行几何分析，得到下一迭代周期的最佳工作点，并快速定位到系统的最佳工作点，实现了最大功率点位置的自我预测，提高系统的控制精度与寻优效率；同时采用变步长扰动法，实现扰动步长的自适应选择，提高跟踪速度，增强系统的快速性与在最大功率点处的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种光伏系统最大功率点跟踪方法，特别是一种基于三点迭代法的光伏系统最大功率点跟踪方法。

背景技术

随着新能源的不断开发与利用，太阳能作为一种可再生能源，得到了广泛的利用，进入21世纪后，我国大力发展光伏产业，为了响应国家“十三五”的规划，国家能源局、国家电网等制定了一系列针对光伏产业的新规定，如增加上网补贴、降低并网要求与光伏综合利用等，全面推进分布式光伏和“光伏+”综合利用工程，优先支持光伏发电项目。由于光伏电池的输出特性曲线呈现非线性特性，当外界环境稳定时，其输出的P-U曲线为单峰值的凸函数，因此有且只存在一个工作点使输出功率达到最大值，当外界温度、太阳辐照度发生变化时，其最大功率点也随之变化，为了最大限度的提高光伏电池的发电效率，MPPT算法成为了光伏发电系统中最为重要的研究问题之一。

常用的最大功率点跟踪算法有扰动观察法、导纳增量法、模糊控制法、神经网络法和蚁群算法，这些算法各有优缺点，不能同时具有动态响应快、稳态精度高、算法易于实现的优点；基于数学分析的最大功率点跟踪算法采用迭代法，利用迭代法分析太阳能电池模型并计算出最大功率点处的电压，如公开文献基于高斯-赛德尔迭代法的光伏电池参数辨识与最大功率点基准曲线的研究(胡庆燚，王冰，张鹏飞.可再生能源,2015,33(12):1803-1808)采用高斯-赛德尔迭代法对太阳能电池进行建模，通过模型计算出任意时刻的最大功率值，实现了最大功率值的自我预测，但由于建模过程中计算复杂，迭代次数过多，导致动态响应较慢。

为解决迭代次数多，动态性能慢的问题，公开号为：CN106773780A公开了一种基于外推追赶迭代法的MPPT算法，该方法虽然能有效地减少迭代次数，提高了系统的动态性能，但由于每个迭代周期要计算最大功率点区间面积，并进行四次求导，增加了算法在数学计算上的难度，算法实现困难。因此需要一种新的迭代法来解决目前技术中所存在的问题，来减少MPPT算法中的迭代次数与数学运算量，提高算法的跟踪速度。

发明内容

为了改进上述现有控制方法所存在的不足，本发明提出一种光伏系统最大功率点跟踪方法。

上述对现有控制方法的不足所采取的具体技术方案如下。

一种快速定位的光伏系统最大功率点跟踪方法是基于三点迭代法和变步长扰动法，通过通过三点迭代法确定出本次迭代周期的最优区间，并快速定位到系统的最佳工作点，经过连续迭代运行，使系统达到最大功率点，并采用变步长扰动法，自适应的调整扰动步长值；所述三点迭代法的光伏系统最大功率点跟踪方法包括以下步骤：

（1）根据太阳能电池的基本参数，求得迭代角度(φ)和迭代因子(λ)；

（2）初始化占空比(D₀)、扰动步长值(ΔD₀)、迭代次数(k)和扰动次数(i)，记录系统初始运行时的三个工作点的电压和功率值，并作为初始迭代点；

（3）根据记录的三个工作点的信息，确定本次迭代的最优区间，并在P-U曲线上连接最优区间的两个边界点，使用迭代法来确定下一时刻的最佳工作点；

（4）使用变步长扰动法，改变占空比，使系统工作点移动到最佳工作点；

（5）重复步骤3与4。