[发明专利]一种基于非奇异快速终端滑模控制的光伏系统最大功率点跟踪方法

权利要求书

1.一种基于非奇异快速终端滑模控制的光伏系统最大功率点跟踪方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、建立光伏系统中Boost变换器的数学模型，获得光伏系统的状态变量；

步骤二、通过扰动观测算法搜寻最大功率点处对应的电压，将其作为参考电压；

步骤三、计算对光伏输出电压和参考电压之间的跟踪误差e₁，并对跟踪误差e₁求导，得到辅助跟踪误差e₂；

步骤四、设计新型非奇异快速终端滑模面，结合等效控制律和指数趋近律，得到开关控制量；

步骤五、对控制器进行稳定性分析；

所述的步骤四中，通过建立跟踪误差e₁和辅助跟踪误差e₂状态方程，将最大功率点跟踪的问题转化为设计控制函数u，使e₁和e₂在有限时间内收敛；因此，新型非奇异快速终端滑模面为：

s＝e₁+αsgn(e₁)|e₁|^b+βsgn(e₂)|e₂|^r (8)

式中，α、β、b为正实数，b＞r且p、q均为正奇数；

所述的步骤四中，为了保证光伏发电系统能够到达滑模面，实现最大功率点跟踪的目的，需要分析式(7)滑模面的可达性；根据滑模面的定义，求滑模面s对时间t的导数为：

由于滑模面的导数是状态轨迹保持在滑模面s＝0上的必要条件，所以通过可以得到控制函数u的等效控制律u_eq

等效控制律u_eq可以使系统在理想的情况下保持状态轨迹在滑模面上；然而，等效控制不可能使系统从任意初始值的状态下都能达到平衡点；因此，需要给出切换控制律u_sw：

式中，k为增益，且k＞0、ε＞0；η为一个很小的正数；

通过调整切换控制律的参数，既可以保证滑动模态到达过程的动态品质，又可以减弱控制输入的抖振，所以总的控制函数为：

2.根据权利要求1所述的一种基于非奇异快速终端滑模控制的光伏系统最大功率点跟踪方法，其特征在于：所述的步骤一中，Boost变换器在光伏系统中主要用于光伏电池阻值和负载阻抗之间的匹配，假设Boost变换器工作在电感电流连续模式下，利用状态空间平均法建立变换器的状态方程为：

其中，I_pv为光伏电池输出电流，V_PV为光伏电池输出电压，I_L为电感电流，V_o为输出电压，I_o为输出电流，C₁为输入电容，C₂为输出电容，u为控制函数，L为电感；

式(2)用状态空间形式表示为：

其中，状态变量x＝[x₁ x₂ x₃]^T＝[V_PV I_L V_o]^T；

3.根据权利要求2所述的一种基于非奇异快速终端滑模控制的光伏系统最大功率点跟踪方法，其特征在于：所述的步骤二中，将光伏电池的输出电压和输出电流，作为扰动观测法的输入，对最大功率点进行搜索；搜索过程为，比较此刻的功率值与上一时刻的功率值，若功率值增加，且输出电压相应增大，则说明扰动方向正确；否则为向相反的方向扰动；将扰动后的电压作为光伏电池的下一步参考电压V_ref。