CN104156029B - 一种基于扰动自适应的mppt控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于扰动自适应的MPPT控制方法，采集端口电压U(k)和电流I(k)，计算实时功率P(k)，与电池板的理论最大功率进行比较，启动最大功率控制；给端口电压U(k)施加一个初始扰动量dU，参集光伏电池板稳定后的实时端口电压数据U(k+1)＝U+dU和电流数据I(k+1)，计算功率P(k+1)，与未施加扰动量前的功率相较P(k+1)-P(k)，若结果是功率增加方向，下一次扰动施加时增加扰动的量dU+T，如此反复直到出现扰动施加前后功率相较结果出现功率减小方向时，采集光伏电池板实时端口电压为U(y)，施加反向扰动U(y)-dU，下一次扰动施加时减少扰动的量dU-T，当出现功率比较结果为反映功率改变的方向时，则重复本步骤；找出电池板输出最大功率时对应的电压值U(z)，控制结束。

Description

一种基于扰动自适应的MPPT控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于扰动自适应的MPPT控制方法，具体而言，涉及一种实现双级式光伏逆变器的最大功率输出的控制方法，适用于各种功率等级的光伏能源并网发电场合。本发明属于光伏发电技术领域。

背景技术

新能源发电已经在世界各地得到广泛的认同和发展，其中光伏发电更是新能源领域发展的重要角色。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的绿色能源，发展光伏发电用来应对我国能源紧缺的现状乃是大势所趋。众所周知，光伏发电***的核心技术在于光伏逆变并网，它是将太阳能电池板产生的直流电转换成电网中交流电，其中关键在于怎样让光伏电池板始终工作在最大能效利用的条件下。

目前常见的光伏逆变器的拓扑大多是两级式的，第一级为DC-DC变换，第二级为DC-AC变换。DC-DC变换其作用是升高光伏电池板的输出直流电压，同时完成MPPT控制的实现；DC-AC变换其作用是将尽量无损耗的将直流功率逆变成交流并实现并网。

MPPT最大功率跟踪控制方法实质上是一个自寻优过程，即通过控制端电压或其他物理量，使光伏电池能在各种不同的日照和温度情况下智能地输出最大功率。目前现有的MPPT最大功率跟踪控制方法有：增量导电法、爬山法、波动相关控制法、扰动观测法等。传统MPPT算法---扰动观察法，因扰动步长固定而导致的搜寻最大功率点速度较慢和在最大功率点出现较大电压震荡的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为改进传统MPPT-扰动观察法的不足，因扰动步长固定而导致的搜寻最大功率点速度较慢和在最大功率点出现较大电压震荡的不足，提出一种扰动步长自适应的MPPT算法达到良好的稳态性能和动态性能。

本发明采用的技术方案为：一种基于扰动自适应的MPPT控制方法，具体步骤为：

步骤1当光伏电池板开始工作时，采集起端口电压U(k)和电流I(k)，计算出实时功率P(k)，当其与电池板的理论最大功率进行比较当出现差值时，则启动最大功率控制。

步骤2给端口电压U(k)施加一个初始扰动量dU，参集光伏电池板稳定后的实时端口电压数据U(k+1)＝U+dU和电流数据I(k+1)，计算功率P(k+1)，让其与未施加扰动量前的功率相较P(k+1)-P(k)，相较过后的结果反映功率改变的方向，若结果是功率增加方向，则再下一次扰动施加时增加扰动的量dU+T。如此反复的进行此步骤，直到出现扰动施加前后功率相较结果出现功率减小方向。

步骤3当出现功率减小方向结果时，采集光伏电池板实时端口电压为U(y)，则开始施加反向扰动U(y)-dU，与此同时下一次扰动施加时减少扰动的量dU-T。当出现功率比较结果为反映功率改变的方向时，则进入步骤2。

步骤4找出电池板输出最大功率时对应的电压值U(z),MPPT控制结束。

本发明首先设置一个初始扰动量dU，当一次向端口电压扰动完成后进入稳定状态后，采样当前电压U(k+1)、I(k+1)并计算出功率P(k+1)，与再投入扰动之前的功率P(k-1)相差。

当P(k+1)-P(k)>0时，说明功率正朝增大方向变化，则在下一次扰动量dU增加一个T＝50％*dU，从而相比固定扰动步长的方法更加快速的寻找到最大功率点。

当第一次出现P(k+1)-P(k)<0时，说明已经寻找到了最大功率点，则在下一次扰动量dU减小一个T＝50％*dU，从而来减小在最大功率点处的震荡损耗。

有益效果：本发明提出的一种步长可变且变化方向具有自适应行的MPPT控制方法，相比传统扰动观察法，因扰动步长固定而导致的搜寻最大功率点速度较慢和在最大功率点出现较大电压震荡的不足，提出一种扰动步长自适应的MPPT算法达到良好的稳态性能和动态性能。总体而言本发明所构思的技术方案与现有的技术方案相比，有效地提高了搜索到最大功率点的速度和稳定时跟踪最大功率点的精度。

附图说明

图1是光伏电池的I-U与P-U特性曲线；

图2是本发明基于扰动自适应的MPPT控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于扰动自适应的MPPT控制方法是一个自寻优过程，即通过控制端电压，使光伏电池能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率。通过扰动步长的自适应的变化可以实现，快速的搜寻出最大功率点，同时提高其精度。

结合附图图1及实施例，对本发明进行详细说明。

步骤1当光伏电池板开始工作时，采集起端口电压U(k)和电流I(k)，计算出实时功率P(k)，当其与电池板的理论最大功率进行比较当出现差值时，则启动最大功率控制。

步骤2给端口电压U(k)施加一个初始扰动量dU，参集光伏电池板稳定后的实时端口电压数据U(k+1)＝U+dU和电流数据I(k+1)，计算功率P(k+1)，让其与未施加扰动量前的功率相较P(k+1)-P(k)，相较过后的结果反映功率改变的方向，若结果是功率增加方向，则再下一次扰动施加时增加扰动的量dU+T。如此反复的进行此步骤，直到出现扰动施加前后功率相较结果出现功率减小方向。

步骤3当出现功率减小方向结果时，采集光伏电池板实时端口电压为U(y)，则开始施加反向扰动U(y)-dU，与此同时下一次扰动施加时减少扰动的量dU-T。当出现功率比较结果为反映功率改变的方向时，则进入步骤2。

步骤4找出电池板输出最大功率时对应的电压值U(z),MPPT控制结束。

如此执行上述过程能够快速准确的找出最大功率点，并同时有效地减小了在跟踪最大功率点时的电压震荡。

以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与装饰，均应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.一种基于扰动自适应的MPPT控制方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、当光伏电池板开始工作时，采集起端口电压U(k)和电流I (k)，计算出实时功率P(k)，当其与电池板的理论最大功率进行比较当出现差值时，则启动最大功率控制；

步骤二、给端口电压U(k)施加一个初始扰动量dU，采集光伏电池板稳定后的实时端口电压数据U(k+1)=U(k)+dU和电流数据I(k+1)，计算功率P(k+1)，让其与未施加扰动量前的功率相较P(k+1)-P(k)，相较过后的结果反映功率改变的方向，若结果是功率增加方向，则再下一次扰动施加时增量为T，增加后的扰动量dU+T；如此反复的进行此步骤，直到出现扰动施加前后功率相较结果出现功率减小方向；

步骤三、当出现功率减小方向结果时，采集光伏电池板实时端口电压为U(y)，则开始施加反向扰动U(y)-dU，与此同时下一次扰动施加时减量为T，减少后的扰动量dU-T；当出现功率比较结果为反映功率改变的方向时，则进入步骤二；

步骤四、找出电池板输出最大功率时对应的电压值U(z)，MPPT控制结束。

2.根据权利要求1所述的MPPT控制方法，其特征在于：当P(k+1)- P(k) >0时，说明功率正朝增大方向变化，则在下一次扰动量dU增加一个T =50%*dU，从而相比固定扰动步长的方法更加快速的寻找到最大功率点；

当第一次出现P(k+1)- P(k)<0时，说明已经寻找到了最大功率点，则在下一次扰动量dU减小一个T=50%*dU，从而来减小在最大功率点处的震荡损耗。