[发明专利]一种负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法

说明书

本发明公开了一种负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法，首先通过采样电路采集光伏电池输出电压与电流、负载电压与电流及功率器件结温；然后利用采集的数据对负荷波动情况进行判断，最终通过上述判断，令光伏控制器针对不同负荷情况，选择性采用传统扰动观察法或抑制结温波动的MPPT方法对光伏电池输出功率进行实时控制；本发明所述的负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法可以在负荷波动时跟踪最大功率点，同时抑制功率器件的结温波动，提高光伏电池的可靠性与热稳定性。

技术领域

本发明属于光伏发电技术，具体涉及一种负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法。

背景技术

由于石油等常规资源的日益缺乏，光伏电池作为一种无污染、无枯竭危险的新型绿色可再生能源，引起了世界各国的广泛关注。如何提高光伏电池输出的功率成为近来国内外的研究热点。通过对光伏电池进行最大功率跟踪可以有效提高光伏电池输出的功率。

常用的最大功率跟踪算法包括扰动观察法、电导增益法、模糊控制法、神经网络控制法等。然而，这些最大功率控制方法没有考虑到负荷循环波动对输出功率的影响，专利201410178381.2公开了《一种负载需求变化自适应的光伏电池功率控制系统及方法》，通过光伏输出电流和负载电流获得光伏电池输出功率和负载需求间的关系，上述方法虽然考虑到负荷循环波动与输出功率之间的关系，但并未计及输出功率的改变对功率器件结温造成的影响。过大的结温波动会降低光伏电池热安全性，甚至造成功率器件的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法，在负荷循环波动时，通过控制占空比调整光伏电池输出功率，抑制因输出功率改变导致的结温的波动。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法，特别适用于功率器件的结温随光伏电池输出功率变化而产生较大波动的光伏系统，包括以下步骤：

步骤1、设置采样频率f，实时采集光伏电池输出电压U_pv、输出电流I_pv、负载电流I_out与电压U_out以及功率器件结温T(n)；并计算得到光伏电池输出功率P_pv、负载功率P。

步骤2、为光伏系统中负责控制功率器件开通与关断的光伏控制器提供一个初始占空比D₀，令D₀＝0。

步骤3、监测功率器件结温T的波动情况，采用Cauer结构热网络模型，计算规定采样区间内的结温变化量ΔT；将结温变化量ΔT作为PI控制器的输入量，通过温度PI调节后生成一个占空比增量ΔD。

步骤4、n时刻时，判断采样获得的负载功率P，若负载功率P处于高功率时段，为了满足高负荷需求，应按照传统扰动观察法对最大功率点进行精确跟踪，从而获得当前相应占空比D(n)；若负载功率P处于低功率时段，为了满足低负荷需求，应将上一时刻占空比D(n-1)与温度PI控制得到的占空比增量ΔD叠加，从而获得当前相应占空比D(n)。

步骤5：将当前相应占空比D(n)提供给光伏控制器，实现对光伏电池输出功率的控制，并返回步骤1，进行实时控制。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

本发明考虑到输出功率降低对结温的影响，采用增大占空比使光伏电池输出功率远离最大功率点的方式，在降低输出功率的同时，有效抑制结温波动，增加功率器件寿命，具有重要的理论意义与工程实用价值。

附图说明

图1为本发明所述的光伏系统原理图。

图2为本发明的负荷循环波动条件下的光伏电池输出功率控制方法流程图。

图3为功率器件Cauer结构热网络模型图。