[发明专利]一种基于阴影检测的光伏阵列最大功率点跟踪方法

摘要

本发明涉及一种基于阴影检测的光伏阵列最大功率点跟踪方法包括以下步骤：对光伏阵列表层光照图像进行阴影检测，得到阴影检测信息；计算光伏阵列的开路电压与最大功率点电压之间的比例系数；根据阴影检测信息，对于存在阴影和不存在阴影的两种情况，分别跟踪光伏阵列的近似全局最大功率点电压；根据近似全局最大功率点电压，跟踪光伏阵列的全局最大功率点电压。本发明跟踪速度快、功率损耗小。

主权项

1.一种基于阴影检测的光伏阵列最大功率点跟踪方法，其特征在于，它包括以下步骤：对光伏阵列表层光照图像进行阴影检测，得到阴影检测信息；计算光伏阵列的开路电压与最大功率点电压之间的比例系数；根据阴影检测信息，对于存在阴影和不存在阴影的两种情况，分别跟踪光伏阵列的近似全局最大功率点电压；根据近似全局最大功率点电压，跟踪光伏阵列的全局最大功率点电压；其中：所述对光伏阵列表层光照图像进行阴影检测步骤的具体过程为：采集光伏阵列的表层光照图像，利用二维离散函数在某点的函数值表示该点处像素的灰度值；利用像素的灰度值计算光伏阵列的表层光照图像的灰度均值；利用灰度值和灰度均值计算光伏阵列的表层光照图像灰度的方差；设置阴影阈值，将光伏阵列的表层光照图像灰度的方差与阴影阈值进行比较，如果方差小于阴影阈值，则不存在阴影；如果方差大于阴影阈值，则存在阴影；所述跟踪光伏阵列的近似全局最大功率点电压步骤的具体过程为：11)采集阴影检测信息shadow；12)对是否存在阴影进行判断，如果不存在阴影，则令近似全局最大功率点电压Vmax_a为：Vmax_a＝msVoc；式中，Voc表示光伏组件的开路电压，m表示光伏阵列中每列串联阵列中包含的串联光伏组件的个数，s表示开路电压与最大功率点电压间的比例系数；13)如果存在阴影，则依次计算局部最大输出功率Pmax_i，局部最大输出电压Vmax_i，局部最大输出电流imax_i，其中，i＝1,2,……,m；131)对局部最大输出功率Pmax_i与近似全局最大功率Pmax_a进行比较，如果Pmax_i>Pmax_a，则令Pmax_a＝Pmax_i，Vmax_a＝Vmax_i，imax_a＝imax_i，式中，imax_a表示近似全局最大功率点电流；否则，直接执行步骤132)；132)令i＝i+1；133)对i与m+1进行判断，如果i＜m+1，则返回步骤131)进行循环执行；否则，得到近似全局最大功率点电压Vmax_a；所述跟踪光伏阵列的全局最大功率点电压步骤的具体过程为：21)计算近似全局最大功率点电压Vmax_a处的近似梯度gmax_a；近似梯度gmax_a为：式中，step表示扰动步长，Pmax_a+step表示电压Vmax_a+step处的输出功率；22)对近似梯度gmax_a的大小进行判断，如果gmax_a>0，则令Vmax＝Vmax+step；23)计算全局最大功率点电压Vmax处的近似梯度gmax，并对近似梯度gmax进行判断，如果gmax>0，则返回步骤22)进行循环执行，直到gmax<0，令光伏阵列的输出工作电压Vout＝Vmax，跟踪到光伏阵列的全局最大功率点电压Vmax；24)如果gmax_a<0，则令Vmax＝Vmax‑step；25)计算全局最大功率点电压Vmax处的近似梯度gmax，并对近似梯度gmax进行判断，如果gmax<0，则返回步骤24)进行循环执行，直到gmax>0，令Vout＝Vmax，跟踪到光伏阵列的全局最大功率点电压Vmax。