一種自適應(yīng)變步長mppt控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，包括：（1）獲取功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線上電壓分別為uL和uR的點(diǎn)A和B；（2）根據(jù)AB間功率導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓ui，獲取特性曲線上電壓為ui的點(diǎn)C；（3）判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值是否小于閾值ε，是則執(zhí)行（7），否則執(zhí)行（4）；（4）判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)是否大于0，是則執(zhí)行（5），否則執(zhí)行（6）；（5）將點(diǎn)C作為新的點(diǎn)A，返回（2）；（6）獲取功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點(diǎn)C電壓相同的點(diǎn)D作為新的點(diǎn)A，獲取該特性曲線上電壓為uR′的點(diǎn)E作為新的點(diǎn)B，返回（2）；（7）確定點(diǎn)C為最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。該方法具有高動(dòng)態(tài)跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度。
【專利說明】一種自適應(yīng)變步長MPPT控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種自適應(yīng)變步長MPPT控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電作為可再生的清潔能源，在世界范圍內(nèi)受到高度重視且發(fā)展迅速。但由于光伏電池存在輸出能量不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率低等問題，因此需要不斷進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)。
[0003]目前，常見的MPPT控制方法主要有定電壓跟蹤法、智能算法、擾動(dòng)觀察法(P&0)、電導(dǎo)微增率法(INC)等。其中，定電壓跟蹤法雖然可以快速地定位到最大功率點(diǎn)附近，但精度較差。智能算法能很好地處理非線性問題，但過于依賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)且需要長時(shí)間訓(xùn)練。擾動(dòng)觀察法因其簡單、易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到廣泛的運(yùn)用，但由于其采用固定的擾動(dòng)步長，難以同時(shí)獲得較高的響應(yīng)速度和跟蹤精度。電導(dǎo)微增率法精度較高，但速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)變步長MPPT控制方法，解決了不能同時(shí)兼顧系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度的問題，不需要確定速度因子及最大步長，而且可以有效地避免跟蹤過程中出現(xiàn)的死區(qū)，具有較高的動(dòng)態(tài)跟蹤速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種變步長MPPT控制方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取特性曲線上電壓分別為 Ul 和 uE 的點(diǎn) A 和 B，其`中，Ul=I^uoc, uK=k2*U0C，Ic1=0.01 ~0.1，k2=0.9 ~0.99，Uoc為開路電壓；(2)根據(jù)AB間功率導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓Ui,獲取功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線上電壓為Ui的點(diǎn)C ; (3)判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值是否小于預(yù)定的精度閾值e，是則執(zhí)行步驟(7)，否則執(zhí)行步驟(4) ; (4)判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)是否大于0，是則執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(6) ; (5)將點(diǎn)C作為新的點(diǎn)A，返回步驟(2) ; (6)重新獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點(diǎn)C電壓相同的點(diǎn)D，將點(diǎn)D作為新的點(diǎn)A，獲取該特性曲線上電壓為u/的點(diǎn)E,將點(diǎn)E作為新的點(diǎn)B,其中，u/, Uoc'為重新獲取的開路電壓，返回步驟(2) ; (7)確定點(diǎn)C為最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0006]優(yōu)選地，Ic1=0.02。
[0007]優(yōu)選地，k2=0.98。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟(7)中，將給定的電壓與最大功率點(diǎn)電壓比較，通過比例積分調(diào)節(jié)后，送入脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0009]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)光伏P' (u)-U曲線的幾何特性，自適應(yīng)地選取步長，不需要計(jì)算最大步長及速度因子，避開了復(fù)雜的計(jì)算過程，不會(huì)因?yàn)椴介L選取不恰當(dāng)而產(chǎn)生死區(qū)問題，而且很好地解決了由于光伏P' (U)-U特性曲線的變化率在最大功率點(diǎn)兩側(cè)差異較大而導(dǎo)致步長及速度因子難以選擇的問題，可以快速精準(zhǔn)地對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法流程圖；
[0011]圖2是光伏電池的P-U特性曲線和|P' (U) |-U關(guān)系曲線；
[0012]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0014]如圖1所示,本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法包括如下步驟:
[0015](1)獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取特性曲線上電壓分別為％和uE 的點(diǎn) A 和 B，其中，u1=k1*Uoc uK=k2*U0C，Ic1=0.01 ~0.1，k2=0.9 ~0.99，Uoc 為開路電壓。
[0016](2)根據(jù)AB間功率導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓Ui,獲取功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線上電壓為Ui的點(diǎn)C。
[0017](3)判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值是否小于預(yù)定的精度閾值e，是則執(zhí)行步驟(7)，否則執(zhí)行步驟(4)。
[0018](4)判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)是否大于0，是則執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(6)。
[0019](5)將點(diǎn)C作為新的點(diǎn)A，返回步驟(2)。
[0020](6)重新獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點(diǎn)C電壓相同的點(diǎn)D,將點(diǎn)D作為新的點(diǎn)A,獲取該特性曲線上電壓為u/的點(diǎn)E,將點(diǎn)E作為新的點(diǎn)B，其中，u/ =k2*U0C/，U0C,為重新獲取的開路電壓，返回步驟(2)。
[0021](7)確定點(diǎn)C為最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0022]圖2是光伏電池的功率P-電壓u特性曲線和功率導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值|P' (u) |-U關(guān)系曲線，如圖2所示,最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)P-U曲線的極大值點(diǎn)。令最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓為Uni,則光伏電池的功率在U=Uni處的導(dǎo)數(shù)P' (Uni) =0。
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法的原理示意圖，下面結(jié)合圖3對(duì)本發(fā)明的MPPT控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)變步長MPPT控制方法包括如下步驟:
[0025](I)獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)P/ (U)-U特性曲線，在特性曲線上取兩點(diǎn)Ai (uL, Pj' (uL))和 Bj (ue, Pj' (uK))，其中，i=0，j=0, uL=0.02*Uocj，ue=0.98*Uocj，Uocj 為開路電壓。
[0026](2 )過 Ai (uL, Pj' (uL))和 Bj (ue, Pj ' (uE))的直線為 Li (u)，Li (u)與 Pj' (u) =0 的交點(diǎn)為Ci(UpO),進(jìn)一步得到特性曲線上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)Di (Ui, P/ (Ui))。其中，[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種變步長MPPT控制方法，其特征在于，包括如下步驟: (I )獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取特性曲線上電壓分別為％和％的點(diǎn) A 和 B，其中，u^k^Uoc uK=k2*U0C，Ic1=0.01 ~0.1，k2=0.9 ~0.99，Uoc 為開路電壓； (2)根據(jù)AB間功率導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓Ui,獲取功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線上電壓為Ui的點(diǎn)C ； (3)判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo) 數(shù)絕對(duì)值是否小于預(yù)定的精度閾值e，是則執(zhí)行步驟(7)，否則執(zhí)行步驟(4); (4)判斷C點(diǎn)的功率導(dǎo)數(shù)是否大于0，是則執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(6)； (5)將點(diǎn)C作為新的點(diǎn)A，返回步驟(2)； (6)重新獲取光伏電池的功率導(dǎo)數(shù)-電壓特性曲線，獲取該特性曲線上與點(diǎn)C電壓相同的點(diǎn)D，將點(diǎn)D作為新的點(diǎn)A，獲取該特性曲線上電壓為u/的點(diǎn)E，將點(diǎn)E作為新的點(diǎn)B，其中，u/, Uoc'為重新獲取的開路電壓,返回步驟(2); (7)確定點(diǎn)C為最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。
2.如權(quán)利要求1所述的變步長MPPT控制方法，其特征在于，Ic1=0.02。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變步長MPPT控制方法，其特征在于，k2=0.98。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的變步長MPPT控制方法，其特征在于，所述步驟(7)中，將給定的電壓與最大功率點(diǎn)電壓比較，通過比例積分調(diào)節(jié)后，送入脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK103713688SQ201310711929
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月21日
【發(fā)明者】徐偉, 唐磊 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)