CN104578134B - 一种最大功率点跟踪方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种最大功率点跟踪方法,包括:采样光伏电池的直流母线输出电压u(k‑1),逆变器三相交流电压ua(k‑1)、ub(k‑1)、uc(k‑1)和逆变器三相输出电流ia(k‑1)、ib(k‑1)、ic(k‑1),k为大于1的整数;根据ua(k‑1)、ub(k‑1)、uc(k‑1)、ia(k‑1)、ib(k‑1)和ic(k‑1)计算逆变器输出瞬时功率P(k‑1);施加扰动,扰动维持第一时间段,经过第一时间段后,采样光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k);根据ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k)计算逆变器输出瞬时功率P(k);计算电压增量u(k)‑u(k‑1)、瞬时功率增量P(k)‑P(k‑1),根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据下一次施加扰动的方向施加下一次扰动。通过本发明,实现了低成本、高可靠性、适用于光伏发电的无电流传感器的最大功率点跟踪。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,尤其涉及一种最大功率点跟踪方法和***。
背景技术
在光伏发电***中,光伏电池是最基本的环节,若要提高整个***的效率必须要提高光伏电池的转换效率,使其最大限度地输出功率。然而,光伏电池的电流(I)-电压(V)特性是非线性的,它随着外界环境(温度、光照强度)的变化而变化,光伏电池的工作电压改变时其输出功率也会改变;为了始终能获得最大的输出功率,需要进行最大功率点跟踪(MPPT)。
目前广泛应用的是电压源型逆变器,要实现最大功率追踪控制方法,需要检测电网电压、输入电流和直流母线电压以及母线电流。直流母线电压传感器和母线电流传感器检测光伏组件的电压和电流以获得功率及其变化方向;交流电压传感器检测电网电压的角度,用来提供控制器的参考并抑制电网电压波动的影响;交流电流传感器提供电流反馈信号,实现过流保护。众多传感器及其信号处理电路带来高成本及复杂性问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种最大功率点跟踪方法和***,以至少实现低成本、高可靠性、适用于光伏发电的无电流传感器的最大功率点跟踪。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种最大功率点跟踪方法,该方法包括:
采样光伏电池的直流母线输出电压u(k-1),逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),k为大于1的整数;
根据所述ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)、ia(k-1)、ib(k-1)和ic(k-1),计算逆变器输出瞬时功率P(k-1);
施加扰动,所述扰动维持第一时间段,经过所述第一时间段后,采样光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k);
根据所述ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k),计算逆变器输出瞬时功率P(k);
计算电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1),根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据所述下一次施加扰动的方向施加所述下一次扰动。
该方法进一步包括:根据采样所得逆变器三相交流电压和逆变器三相输出电流,基于三相电路瞬时无功功率理论,计算所述逆变器输出瞬时功率。
所述施加扰动为:控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V,所述△V为扰动电压变量。
所述根据增量值判断下一次施加扰动的方向包括:判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向,并根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向。
所述判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向包括:
设定两个三值函数:sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))和sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1)),sign(△p)和sign(△u)取值范围为{+1、-1、0};其中,sign(P(k)-P(k-1))表示功率增量的方向符号,sign(u(k)-u(k-1))表示电压增量的方向符号;
当P(k)-P(k-1)>0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=1;
当P(k)-P(k-1)<0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=-1;
当P(k)-P(k-1)=0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=0;
当u(k)-u(k-1)>0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=1;
当u(k)-u(k-1)<0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=-1;
当u(k)-u(k-1)=0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=0。
所述根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向包括:
当sign(△u)=1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动或者负扰动;
其中,所述正扰动为控制所述直流母线输出电压增加△V,△V>0,
所述负扰动为控制所述直流母线输出电压减小△V,△V>0
所述不扰动为控制直流母线输出电压增加△V=0。
一种最大功率点跟踪***,该***包括:
采样模块,用于采样光伏电池的直流母线输出电压u(k-1),逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),k为大于1的整数;
计算模块,用于根据所述ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)、ia(k-1)、ib(k-1)和ic(k-1),计算逆变器输出瞬时功率P(k-1);
加扰模块,用于施加扰动,所述扰动维持第一时间段,经过所述第一时间段后,通知所述采样模块;
所述采样模块还用于,根据所述加扰模块的通知,采样施加扰动维持所述第一时间段后,光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k);
所述计算模块还用于,根据所述ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k),计算逆变器输出瞬时功率P(k),并计算电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1);
所述加扰模块还用于,根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据所述下一次施加扰动的方向施加所述下一次扰动。
所述计算模块进一步用于,根据采样所得逆变器三相交流电压和逆变器三相输出电流,基于三相电路瞬时无功功率理论,计算所述逆变器输出瞬时功率。
所述施加扰动为:控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V,所述△V为扰动电压变量。
所述根据增量值判断下一次施加扰动的方向包括:判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向,并根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向。
本发明提供的一种最大功率点跟踪方法和***,根据逆变器输出功率包含了光伏阵列的输出功率的信息,通过三相电路瞬时无功功率理论计算出逆变器的瞬时有功功率,可以获得光伏阵列输出功率的变化方向,进而实现对光伏阵列的最大功率点跟踪。与传统的MPPT方法相比,本发明不需要光伏阵列的输出电流传感器,利用光伏逆变器自身的电流电压反馈量准确的完成最大功率点跟踪,降低了***的成本,提高了***的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的一种最大功率点跟踪方法的流程图;
图2为本发明实施例的光伏发电***的拓扑结构示意图;
图3为本发明实施例中将a、b、c三相坐标系转换为α-β二相坐标系的示意图;
图4为本发明实施例的α-β坐标系中的电压、电流矢量示意图;
图5为本发明实施例的扰动观察法的示意图;
图6为本发明实施例的一种最大功率点跟踪***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明实施例提供一种最大功率点跟踪方法,该方法适用于图2所示的光伏发电***中,如图2所示,该光伏发电***包括光伏电池和光伏逆变器;所述最大功率点跟踪方法如图1所示,主要包括以下步骤:
步骤101,采样光伏电池的直流母线输出电压u(k-1),逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),k为大于1的整数。
所述光伏电池的直流母线输出电压也即为光伏逆变器的直流输入电压,步骤101的操作可由光伏逆变器执行。
步骤102,根据所述ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)、ia(k-1)、ib(k-1)和ic(k-1),计算逆变器输出瞬时功率P(k-1)。
步骤102的操作可由光伏逆变器执行,优选的,光伏逆变器根据采样所得逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),基于三相电路瞬时无功功率理论,计算逆变器输出瞬时功率P(k-1)。
其中,所述三相电路瞬时无功功率理论包括:
在两相坐标系下的模型建立过程中,常用到两类坐标变换,一类是等量变换,是指在某一坐标系中的通用矢量与变换后的另一坐标系中的通用矢量相等的坐标变换;另一类是等功率变换,是指坐标变换前后,功率相等的坐标变换。等功率坐标变换矩阵实际上是将等量坐标变换中的非正交变换矩阵改造成正交矩阵。
设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为ua、ub、uc和ia、ib、ic,为描述方便,将a、b、c三相坐标系转换为α-β二相坐标系,a轴与α轴重合,如图3所示。
其中,
α-β坐标系中的电压、电流矢量如图4所示,矢量uα、uβ和iα、iβ分别可以合成电压矢量u和电流矢量i;电流矢量i在电压矢量u上的投影为三相电路瞬时有功电流ip,在矢量u的法线上投影为三相电路时瞬时无功电流iq,由图4可知:
其中,φ=φu-φi,则三相电路瞬时有功功率p和瞬时无功功率q为:
其中,u为电压矢量u的模,i为电流矢量i的模;由上式得出:
以三相电路瞬时功率理论为基础,计算出有功功率p和无功功率q,p、q经低通滤波器得到p、q的直流分量分别为p0、q0。电网电压波形无畸变时,p0由基波有功电流与电压作用所产生,q0由基波无功电流与电压作用产生。谐波功率只能在同次谐波的电压、电流之间产生,不同次谐波之间不能产生。
步骤103,施加扰动,所述扰动维持第一时间段,经过所述第一时间段后,采样光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k)。
步骤103的操作可由光伏逆变器执行,光伏逆变器在某一时刻施加扰动,并维持一段时间T,经过所述一段时间T后,采样光伏电池的输出直流电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k)。其中,所述施加扰动为:控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V,所述△V为扰动电压变量;即光伏逆变器通过对自身阻抗的调节达到控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V的目的。
需要说明的是,该步骤103的施加扰动的方向是随机的。
步骤104,根据所述ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k),计算逆变器输出瞬时功率P(k)。
步骤104的操作可由光伏逆变器执行,优选的,光伏逆变器根据采样所得逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k),基于三相电路瞬时无功功率理论,计算逆变器输出瞬时功率P(k)。
步骤105,计算电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1),根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据所述下一次施加扰动的方向施加所述下一次扰动。依此类推,根据前一次判断的施加扰动的方向施加下一次扰动。
步骤105的操作可由光伏逆变器执行,步骤105中所述根据增量值判断下一次施加扰动的方向包括:判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向,并根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向。
优选的,所述判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向包括:
设定两个三值函数:sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))和sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1)),sign(△p)和sign(△u)取值范围为{+1、-1、0};其中,sign(P(k)-P(k-1))表示功率增量的方向符号,sign(u(k)-u(k-1))表示电压增量的方向符号;
当P(k)-P(k-1)>0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=1;
当P(k)-P(k-1)<0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=-1;
当P(k)-P(k-1)=0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=0;
当u(k)-u(k-1)>0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=1;
当u(k)-u(k-1)<0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=-1;
当u(k)-u(k-1)=0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=0。
所述根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向包括:
当sign(△u)=1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动或者负扰动;
其中,所述正扰动为控制所述直流母线输出电压增加△V,△V>0,
所述负扰动为控制所述直流母线输出电压减小△V,△V>0,
所述不扰动为控制直流母线输出电压增加△V=0。
上述根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向的方法也称为扰动观察法,参见图5,扰动观察法是通过改变光伏电池的输出电压,给以一定的扰动,并实时的采样光伏电池的输出电压和电流,计算它们的乘积,得到光伏电池此刻的输出功率,将其和上一采样时刻的功率相比较,如果大于上一时刻的功率,则维持原来电压扰动的方向;如果小于上一时刻的功率,则改变电压扰动的方向。这样确保了光伏电池的输出电压向着使输出功率增大的方向变化,从而实现最大功率跟踪。
例如:当sign(△u)=1,sign(△p)=1时,表示施加正扰动,功率变化为正,则维持原来电压扰动的方向,那么下一次施加扰动的方向应为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=-1时,表示施加正扰动,功率变化为负,则改变电压扰动的方向,那么下一次施加扰动的方向应为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=1时,表示施加负扰动,功率变化为正,则维持原来电压扰动的方向,那么下一次施加扰动的方向应为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=-1时,表示施加负扰动,功率变化为负,则改变电压扰动的方向,那么下一次施加扰动的方向应为正扰动;
当sign(△u)=1或者-1,而sign(△p)=0时,表示无论施加正或者负扰动,功率变化为0或者很小很小,表明已经在最大功率点了;
当sign(△u)=0,sign(△p)=1时,这种情况表明外界环境变化即光照增强,最大功率点电压会变大,那么下一次施加扰动的方向应为正扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=-1时,这种情况表明外界环境变化即光照减弱,最大功率点电压会变小,那么下一次施加扰动的方向应为负扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=0时,这种情况为初始状态,需要加随机扰动。
本发明实施例的最大功率点跟踪方法,根据逆变器输出功率包含了光伏阵列的输出功率的信息,通过三相电路瞬时无功功率理论计算出逆变器的瞬时有功功率,可以获得光伏阵列输出功率的变化方向,进而实现对光伏阵列的最大功率点跟踪。与传统的MPPT方法相比,本发明实施例不需要光伏阵列的输出电流传感器,利用光伏逆变器自身的电流电压反馈量准确的完成最大功率点跟踪,降低了***的成本,提高了***的可靠性。
对应本发明实施例的最大功率点跟踪方法,本发明实施例还提供了一种最大功率点跟踪***,如图3所示,该***主要包括:
采样模块10,用于采样光伏电池的直流母线输出电压u(k-1),逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),k为大于1的整数;
计算模块20,用于根据所述ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)、ia(k-1)、ib(k-1)和ic(k-1),计算逆变器输出瞬时功率P(k-1);
加扰模块30,用于施加扰动,所述扰动维持第一时间段,经过所述第一时间段后,通知所述采样模块10;
采样模块10还用于,根据所述加扰模块30的通知,采样施加扰动维持所述第一时间段后,光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k);
计算模块20还用于,根据所述ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k),计算逆变器输出瞬时功率P(k),并计算电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1);
加扰模块30还用于,根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据所述下一次施加扰动的方向施加所述下一次扰动。
优选的,计算模块20进一步用于,根据采样所得逆变器三相交流电压和逆变器三相输出电流,基于三相电路瞬时无功功率理论,计算所述逆变器输出瞬时功率。
优选的,所述施加扰动为:控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V,所述△V为扰动电压变量。
优选的,所述根据增量值判断下一次施加扰动的方向包括:判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向,并根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向。
所述判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向包括:
设定两个三值函数:sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))和sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1)),sign(△p)和sign(△u)取值范围为{+1、-1、0};其中,sign(P(k)-P(k-1))表示功率增量的方向符号,sign(u(k)-u(k-1))表示电压增量的方向符号;
当P(k)-P(k-1)>0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=1;
当P(k)-P(k-1)<0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=-1;
当P(k)-P(k-1)=0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=0;
当u(k)-u(k-1)>0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=1;
当u(k)-u(k-1)<0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=-1;
当u(k)-u(k-1)=0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=0。
所述根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向包括:
当sign(△u)=1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动或者负扰动;
其中,所述正扰动为控制所述直流母线输出电压增加△V,△V>0,
所述负扰动为控制所述直流母线输出电压减小△V,△V>0,
所述不扰动为控制直流母线输出电压增加△V=0。
需要说明的是,本发明实施例的最大功率点跟踪***适用于光伏逆变器中。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种最大功率点跟踪方法,其特征在于,该方法包括:
采样光伏电池的直流母线输出电压u(k-1),逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),k为大于1的整数;
根据所述ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)、ia(k-1)、ib(k-1)和ic(k-1),计算逆变器输出瞬时功率P(k-1);
施加扰动,所述扰动维持第一时间段,经过所述第一时间段后,采样光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k);
根据所述ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k),计算逆变器输出瞬时功率P(k);
计算电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1),根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据所述下一次施加扰动的方向施加下一次扰动。
2.根据权利要求1所述最大功率点跟踪方法,其特征在于,该方法进一步包括:根据采样所得逆变器三相交流电压和逆变器三相输出电流,基于三相电路瞬时无功功率理论,计算所述逆变器输出瞬时功率。
3.根据权利要求1所述最大功率点跟踪方法,其特征在于,所述施加扰动为:控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V,所述△V为扰动电压变量。
4.根据权利要求1、2或3所述最大功率点跟踪方法,其特征在于,所述根据增量值判断下一次施加扰动的方向包括:判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向,并根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向。
5.根据权利要求4所述最大功率点跟踪方法,其特征在于,所述判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向包括:
设定两个三值函数:sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))和sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1)),sign(△p)和sign(△u)取值范围为{+1、-1、0};其中,sign(P(k)-P(k-1))表示功率增量的方向符号,sign(u(k)-u(k-1))表示电压增量的方向符号;
当P(k)-P(k-1)>0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=1;
当P(k)-P(k-1)<0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=-1;
当P(k)-P(k-1)=0,sign(△p)=sign(P(k)-P(k-1))=0;
当u(k)-u(k-1)>0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=1;
当u(k)-u(k-1)<0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=-1;
当u(k)-u(k-1)=0,sign(△u)=sign(u(k)-u(k-1))=0。
6.根据权利要求5所述最大功率点跟踪方法,其特征在于,所述根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向包括:
当sign(△u)=1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=-1,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为不扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=1时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=-1时,所述下一次施加扰动的方向为负扰动;
当sign(△u)=0,sign(△p)=0时,所述下一次施加扰动的方向为正扰动或者负扰动;
其中,所述正扰动为控制所述直流母线输出电压增加△V,△V>0,
所述负扰动为控制所述直流母线输出电压减小△V,△V>0
所述不扰动为控制直流母线输出电压增加△V=0。
7.一种最大功率点跟踪***,其特征在于,该***包括:
采样模块,用于采样光伏电池的直流母线输出电压u(k-1),逆变器三相交流电压ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)和逆变器三相输出电流ia(k-1)、ib(k-1)、ic(k-1),k为大于1的整数;
计算模块,用于根据所述ua(k-1)、ub(k-1)、uc(k-1)、ia(k-1)、ib(k-1)和ic(k-1),计算逆变器输出瞬时功率P(k-1);
加扰模块,用于施加扰动,所述扰动维持第一时间段,经过所述第一时间段后,通知所述采样模块;
所述采样模块还用于,根据所述加扰模块的通知,采样施加扰动维持所述第一时间段后,光伏电池的直流母线输出电压u(k),逆变器三相交流电压ua(k)、ub(k)、uc(k)和逆变器的三相输出电流ia(k)、ib(k)、ic(k);
所述计算模块还用于,根据所述ua(k)、ub(k)、uc(k)、ia(k)、ib(k)和ic(k),计算逆变器输出瞬时功率P(k),并计算电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1);
所述加扰模块还用于,根据增量值判断下一次施加扰动的方向,并依据所述下一次施加扰动的方向施加下一次扰动。
8.根据权利要求7所述最大功率点跟踪***,其特征在于,所述计算模块进一步用于,根据采样所得逆变器三相交流电压和逆变器三相输出电流,基于三相电路瞬时无功功率理论,计算所述逆变器输出瞬时功率。
9.根据权利要求7所述最大功率点跟踪***,其特征在于,所述施加扰动为:控制所述直流母线输出电压增加△V或者减小△V,所述△V为扰动电压变量。
10.根据权利要求7、8或9所述最大功率点跟踪***,其特征在于,所述根据增量值判断下一次施加扰动的方向包括:判断电压增量u(k)-u(k-1)、以及瞬时功率增量P(k)-P(k-1)的方向,并根据所述增量的方向判断下一次施加扰动的方向。
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