[发明专利]光伏发电系统全局最大功率点跟踪方法及系统装置

摘要

一种光伏发电系统全局最大功率点跟踪方法及其系统装置，包括有光伏电池阵列的输出电压、电流检测电路及控制器，控制器内置有全局最大功率点跟踪控制算法程序；一BOOST电路；控制器的控制输出端经PWM驱动电路控制BOOST电路；BOOST电路的输出接负载。跟踪方法是：获取光伏电池阵列的开路电压，输入初始化数值；启动系统，获得各采样时刻的光伏阵列电池的电压V和电流I并进行计算得到功率P；根据具体情况设置标志位Direction及决定在电压点的哪边进行扰动，将功率增量ΔP的绝对值与ΔP1和ΔP2做比较，根据实际情况自动调整以实现光伏电池阵列最大的输出功率，使系统具有较高的的电能转化效率。

主权项

1.一种光伏发电系统全局最大功率点跟踪方法，其采用一光伏发电系统全局最大功率点跟踪装置，该跟踪装置中具有光伏电池阵列的输出电压、输出电流检测电路，并具有一内置全局最大功率点跟踪控制算法程序的控制器，控制器中带有定时器、A/D转换器和PWM脉宽调制产生器，其PWM输出经MOS驱动电路控制一BOOST单元电路，BOOST单元电路的输出接负载；其特征在于所述的方法步骤如下：1)系统初始化：断开负载，获取光伏电池阵列的开路电压Voc，然后初始化光伏发电系统全局最大功率点跟踪装置控制器的参数，其中：光伏电池阵列给定电压值V_r＝Voc*90％；同时设定初始化数值：用于A/D转换的定时器采样时间T、扰动单位步长ΔV、采样次数First、光伏发电系统发生的最小局部最大功率点电压Vmin、光伏发电系统发生的最大局部最大功率点Vmax、一个采样周期内正常的太阳能辐照变化所引起的光伏阵列输出的功率的最大变化值ΔP₁和电池阵列所能承受的最大功率变化值ΔP₂；2)系统初始化后，将第一次采样时刻获得的光伏阵列电池的电压V和电流I进行计算得到功率P1；并设置标志位Direction＝-1，在此电压点左边进行扰动，设定Vr＝V+ΔV*Direction；3)控制器的又一次采样时刻到，系统采集该采样时刻的光伏阵列电池的电压V和电流I，计算得到功率P，并计算将该值的结果与“0”比较，如果不等于零，则刷新设置标志位Direction的值，设Vr＝V+ΔV*Direction，等待下一个采样时刻到再重新进行该步骤的处理；如果值等于零，则设置左扰标志Direction＝-1，并将此点的电压V和功率P的值Vmax_last和Pmax_last更新存入控制器的存储区，继续下步骤；4)定时器继步骤3后的又一个采样时间刻到，控制器采集该采样时刻的光伏阵列电池的电压V和电流I，计算得到功率P，计算并存储新的功率增量ΔP＝P-Pmax_last；将功率增量ΔP的绝对值与ΔP₁和ΔP₂做比较：若ΔP₁＜|ΔP|＜ΔP₂，则调用追踪GMPP子程序的方法；若|ΔP|≤ΔP₁或|ΔP|≥ΔP₂，返回上述方法步骤3进行新的一轮循环；其中，所述的追踪GMPP子程序的方法步骤是：A)预先在该子程序的方法中设定光伏阵列电池的电压扰动次数n＝1；B)设置给定电压Vr＝Vmax_last+n*ΔV*Direction；C)当控制器的定时器又一次采样的时间到后，获得此时刻光伏阵列电池的电压V和电流I，并计算此时刻的功率P；将此次功率与前一次功率相减得到功率增量ΔP；D)若ΔP₁＜|ΔP|＜ΔP₂，继续，否则First＝0，返回上述方法步骤3；E)判断标志位Direction的值，根据标志位Direction值的结果实行操作：E-1)Direction＝-1，且Vr大于Vmin，则继续下步骤F；E-2)Direction＝-1，且Vr不大于Vmin，则设置n＝1，Direction＝1，Vr＝Vmax_last后回到子程序方法步骤C；E-3)Direction≠-1，且Vr不小于Vmax，则First＝0，返回方法步骤3；E-4)Direction≠-1，且Vr小于Vmax，则继续下步骤F；F)计算斜率dP/dV、根据值的结果进行操作：F-1)若不大于零，则设定n＝n+1，即将扰动步长加1，回到子程序方法步骤B；F-2)若大于零，继续下步骤G；G)根据dP/dV值的结果进行操作：G-1)dP/dV大于零，则设置标志位Direction＝1，继续下步骤H；G-2)dP/dV小于零，则设置标志位Direction＝-1，继续下步骤H；G-3)dPdV=0,]]>则将此点的功率P、电压值V作为Pmax_new、Vmax_new存入控制器的存储器，并进一步判断：G-3-1)Pmax_new不大于Pmax_last，且标志位Direction＝1，则First＝0，返回上述方法步骤3；G-3-2)Pmax_new不大于Pmax_last，且标志位Direction≠1，则设定n＝1、Direction＝1和Vr＝Vmax_last，返回到子程序方法步骤B；G-3-3)Pmax_new大于Pmax_last，则设定n＝1、Pmax_last＝Pmax_new和Vmax_last＝Vmax_new后返回到回到子程序方法步骤B；H)设置Vr＝V+ΔV*Direction，当用于A/D转换的定时器采样时间到后，系统采集此时刻光伏阵列电池的电压V和电流I，并计算此时刻的功率P；将此次功率与前一次功率相减得到功率增量ΔP，计算斜率dP/dV，返回到子程序方法步骤G。