[发明专利]基于扰动观察的最大功率点跟踪方法

权利要求书

1.基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对光伏阵列电压、电网电压和并网电流信号进行采样；

步骤2：建立单级式光伏并网发电系统的动态模型；

步骤3：对单级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪。

2.根据权利要求1所述的基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述的步骤2建立单级式光伏并网发电系统的动态模型，具体按照以下步骤实施：

以i_PV、i_C、i_out分别表示光伏阵列输出瞬时电流、直流滤波电容瞬时充电电流以及滤波电容后面部分电路的瞬时电流，v_PV表示光伏阵列输出瞬时电压，p_out为光伏阵列瞬时输出功率，则：

ipv=ic+iout=Cdvpvdt+poutvpv,]]>

结合光伏电池组件数学模型I_z=f(I_ph,V)=I_ph-ε[exp(ξV_z)-1]与上式得到如下式表示的光伏发电系统动态模型，式中，

v·pv=IphC-ϵC[exp(ξvpv)-1]-poutCvpv,vpv=vpv(0)+v·pv]]>

其中，I_z为光伏组件输出电流，I_ph为电池组件的等效光生电流，V_z为光伏组件输出电压，ε=n_pI₀，n_p为并联电池单元数目，I₀为光伏电池内部等效二极管的P-N结反向饱和电流，ξ=q/n_ck_cTn_s，q为电子电荷量，n_c为二极管特性因子，k_c为波尔兹曼常数，T为光伏电池绝对温度，n_s为串联电池单元数目。

3.根据权利要求1所述的基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述的步骤3对单级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪，具体按照以下步骤实施：

（1）光伏阵列输出功率信息的获取：

由于通过电流控制器控制可使并网逆变器输出电流实时跟踪参考电流信号，且电网电压通常情况下是稳定的，所以参考电流幅值I_ref与并网逆变器输出功率成正比；又由于并网逆变器输出功率与光伏阵列输出功率也存在正比例关系，因此稳态情况下用参考电流幅值信号I_ref代替光伏阵列输出功率的等价信号，该稳态情况是指阵列实际输出电压跟踪到参考电压后的情况；

（2）光伏阵列输出电压控制：

给定电压值V_ref与采样电压值V_PV的误差经过PI调节器进行调节，PI调节器的输出作为并网电流幅值的给定，通过控制并网功率对母线电压进行控制；PI调节器通过比例环节k_up与积分环节k_ui实现；G_inv(s)是包括电流控制环节在内的并网逆变器环节，I_ref是该环节给定电流信号的幅值；I_inv是并网输出电流，它与电网电压v_grid的乘积是并网输出功率P_out；P_out与V_PV的关系简化为：V_PV=f_PVC(V_PV(0),P_out)；

（3）采用扰动观察进行最大功率点跟踪：

以光伏阵列输出电压为调节基准，根据不同的输出功率等级采用不同的扰动带宽对光伏阵列参考电压信号进行扰动，并观测对比扰动带宽内的参考电流变化以确定电压扰动的方向：V_ref为光伏阵列参考电压，V_PV为光伏阵列输出电压采样信号，e_v是V_ref与V_PV的误差信号，V_refs是电压扰动范围内的中心点电压，dV是电压扰动量，J_mx是正向扰动带宽，LOR代表扰动方向，I_m为扰动周期内得到的最大I_ref值，I_ref作为并网参考电流信号的幅值给定或有功电流信号的幅值给定；通过增量式PI控制使e_v趋于0，当V_PV稳定跟踪V_ref后，以I_ref替代光伏阵列输出功率作为观测量；如果本次I_ref值大于I_m值，则将此时的I_ref值赋给I_m，同时把此时的电压V_ref赋给V_refs，作为电压扰动的中心值，然后以V_refs为基础，继续对V_ref进行dV大小的电压扰动，当扰动量dV达到扰动上限J_mx或扰动下限-J_mx时为了防止无法继续实现扰动，须对变换扰动方向；如果本次I_ref值小于等于I_m值，则继续对V_ref进行扰动；J_mx的大小由I_ref的大小确定，由于随着功率的下降，单位I_ref的变化会引起更大阵列电压的变化，随着功率的下降，扰动带宽J_mx也随之增大，以引起I_ref的变化，进行观察比较，相当于变步长控制。