[发明专利]一种基于变步长电导增量法改进的光伏MPPT控制方法在审

专利信息
申请号: 202210398163.4 申请日: 2022-04-15
公开(公告)号: CN114740946A 公开(公告)日: 2022-07-12
发明(设计)人: 王红艳;刘祚松;顾义标;刘柏岺;颛孙晨曦 申请(专利权)人: 南京工程学院
主分类号: G05F1/67 分类号: G05F1/67
代理公司: 南京睿之博知识产权代理有限公司 32296 代理人: 杨雷
地址: 211167 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 步长 电导 增量 改进 mppt 控制 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于变步长电导增量法改进的光伏MPPT控制方法,该方法在一种变步长电导增量法的基础上,加入了Newton二次插值法。该方法首先由MPPT控制模块给定一个初始占空比,然后根据变步长电导增量法跟踪至到插值区域并记录最新的三个采样点,之后在插值区域内判断三个采样点是否满足Newton二次插值法的运算条件,最后根据能满足运算条件的三个采样点估算光伏发电系统的最大功率点的电压。本发明不仅有效地解决了跟踪速度和稳态波动的矛盾,还通过在算法中设置标志位,可以迅速稳定地响应外部环境的变化,提高了系统跟踪的实时性。

技术领域

本发明公开了一种基于变步长电导增量法改进的光伏MPPT控制方法,属于光伏系统MPPT(Maximum Power Point Tracking最大功率点跟踪)技术领域。

背景技术

太阳能作为一种无污染、可再生的清洁能源,具有储量大、分布广、经济性强等优点,可以替代日益枯竭的化石资源,以减少化石能源的消耗和有害气体的排放。而光伏发电系统具有价格便宜、安装灵活等特点,因此在电力生产中的应用越来越广泛。

光伏发电系统目前主要存在转换效率较低,电池板输出特性受境影响较大等缺陷。为提高发电效益,则需要增加光伏阵列的输出效率,使电池板随时都能保持最大功率输出的方法,即最大功率点跟踪算法。目前光伏发电系统的MPPT算法有恒定电压法、扰动观察法、电导增量法等。

恒定电压法是根据光伏列阵在一定温度,不同光照强度下,最大功率点的电压近似为某个恒定电压值这个特性而设置的控制算法,其缺点是没有考虑温度的影响,当温差较大时,追踪精度会较差,易产生较大的功率损失。扰动观察法原理是周期性对光伏列阵工作点施加扰动,增加或减少光伏阵列输出电压或电流值,使光伏列阵的工作点不断靠近最大功率点,其缺点是步长对控制精度和追踪速影响较大,并且扰动始终存在,系统无法稳定工作在最大功率点上。电导增量法是扰动观测法的改进算法,根据最大功率点处的输出功率对电压的微分为零,这一特性寻找最大功率点,其缺点是算法需要反复进行微分计算,对硬件要求较高,步长的选择也对系统跟踪性能有很大影响。

发明内容

针对上述背景技术中所提出的问题,本发明提供一种基于变步长电导增量法改进的光伏MPPT控制方法,不仅有效地解决了跟踪速度和稳态波动的矛盾,还通过在算法中设置标志位,可以迅速稳定地响应外部环境的变化,提高了系统跟踪的实时性。

为实现上述目的,一种基于变步长电导增量法改进的光伏MPPT控制方法,包括如下步骤:

步骤S1:对光伏发电系统MPPT控制模块的参数进行初始化设置,其中包括,初始占空比Dinit,占空比的扰动定步长d,环境变化判断阈值ε, Newton二次插值算法标志位f;

步骤S2:通过电压检测装置和电流检测装置分别采集第k个工作周期的光伏列阵的输出电压Vk和输出电流Ik,MPPT控制模块分别记录三个采样点光伏列阵的输出电压Vk、Vk-1、Vk-2和输出电流Ik、Ik-1、Ik-2

步骤S3:通过计算光伏列阵的输出电压的变化量是否超出阈值,来判断外界环境是否发生变化,若|Vk-Vk-1|ε,且标志位f=1,则执行步骤S13;若|Vk-Vk-1|ε,且标志位f=0,则执行步骤S4;若|Vk-Vk-1|ε,则令标志位f=0,接着执行步骤S4;

步骤S4:根据采集的第k个工作周期、第k-1个工作周期和第k-2个工作周期的光伏列阵的输出电压和输出电流,判断是否进入了插值区域,若未进入插值区域执行步骤S5,若进入插值区域则执行步骤S7;

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