基于輸出電壓頻率步進(jìn)擾動的最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的基于輸出電壓頻率步進(jìn)擾動的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，首先采集光伏陣列輸出電壓；然后對逆變器輸出電壓頻率fs進(jìn)行擾動，觀察光伏陣列輸出電壓的變化趨勢來確定最大功率點(diǎn)。本發(fā)明方法不用采集陣列輸出功率值進(jìn)行功率判斷，只需對光伏陣列輸出電壓進(jìn)行觀察就可以實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤算法，所以該算法不會受到采樣量化誤差的影響，且控制量精度越高，給定步進(jìn)頻率增量越小，越能準(zhǔn)確跟蹤光伏陣列的最大輸出功率點(diǎn)，另外該方法還可以根據(jù)系統(tǒng)輸出頻率值采用變步長法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)條件下的快速跟蹤。
【專利說明】基于輸出電壓頻率步進(jìn)擾動的最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能分布式發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于輸出電壓頻率步進(jìn)擾動的最大功率點(diǎn)跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏水泵是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所輸出的直流電經(jīng)逆變器變換為三相工頻交流電后為水泵供電，通過對逆變器的控制就可以控制水泵的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而就可以調(diào)節(jié)水泵的揚(yáng)程和流量。因此，在光照變化條件下，盡可能多的從光伏電池板汲取電能、提高光伏電池組件的電能利用率就顯得尤為重要了。
[0003]光伏電池的輸出功率特性具有很強(qiáng)的非線性,其最大輸出功率及最大輸出功率點(diǎn)的電壓與電流隨著溫度、光照強(qiáng)度、光照的不均衡度等因素變化。只有采用有效的最大功率點(diǎn)跟蹤算法，才能提高光伏電池組件的電能利用率。
[0004]目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的方法有很多，如:定電壓法、擾動觀察法、增量電導(dǎo)法、短路電流法等等，但是這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。定電壓法是利用光伏電池的最大功率點(diǎn)電壓與其開路電壓的比值為一常數(shù)(大約為0.78)這一特性，控制光伏陣列的輸出電壓滿足0.78倍的開路電壓即可。該方法控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)，跟蹤速度快，但在外界環(huán)境變化導(dǎo)致開路電壓發(fā)生變化時，光伏電池的輸出功率會偏離最大功率點(diǎn)。擾動觀察法是利用光伏陣列ρ-v特性曲線的單峰值特性，擾動光伏陣列的輸出電壓或電流，觀察光伏陣列輸出功率的變化，根據(jù)功率變化的趨勢連續(xù)改變擾動電壓或電流方向，使其工作在最大功率點(diǎn)處。該方法控制簡單，對檢測元件要求不高，但會造成震蕩和誤判。
增量電導(dǎo)法也是利用其p-v曲線的單峰值特性，令dP/dv = o，及
【權(quán)利要求】
1.基于輸出電壓頻率步進(jìn)擾動的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施: 步驟1:采集光伏陣列輸出電壓； 步驟2:對逆變器輸出電壓頻率fs進(jìn)行擾動，觀察光伏陣列輸出電壓的變化趨勢來確定最大功率點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輸出電壓頻率步進(jìn)擾動的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于，所述的步驟2具體按照以下步驟實(shí)施: 以逆變器輸出電壓頻率fs代替光伏陣列輸出功率，首先對光伏陣列電壓進(jìn)行采樣，采樣結(jié)果存放在變量Vpv中，進(jìn)而計(jì)算當(dāng)前給定電壓信號Vref與Vpv的差值ev ； 若ev值連續(xù)多次與其前一次計(jì)算值ev—工相等，則認(rèn)為光伏陣列輸出電壓穩(wěn)定，此時將Vpv的值賦予給定電壓信號VMf，然后根據(jù)前一次給定輸出頻率的擾動增量dfs與ev的比值大小確定新的給定輸出頻率的擾動增量dfs的大小，并重新計(jì)算輸出電壓頻率fs ； 當(dāng)ev值大于ev l值時，說明光伏陣列輸出電壓正在下降，若電壓連續(xù)下降無法穩(wěn)定時，則根據(jù)光伏陣列輸出電壓的運(yùn)動特性可知，此時采用比例控制器減小逆變器輸出頻率可以遏制光伏陣列電壓下降趨勢，并且可使光伏陣列電壓運(yùn)動至穩(wěn)定工作點(diǎn)，當(dāng)光伏陣列輸出電壓穩(wěn)定后，再次增大逆變器輸出頻率，重復(fù)進(jìn)行陣列電壓的觀測與處理； 當(dāng)ev值小于ev l值時，說明在逆變器輸出頻率一定的情況下，陣列輸出電壓正在上升的過程中，此時陣列電壓以穩(wěn)定軌跡運(yùn)行并且最終會收斂于穩(wěn)定點(diǎn)，所以在陣列輸出電壓上升階段不改變逆變器輸出頻率，待其穩(wěn)定工作后，再逐漸增加逆變器輸出頻率，最終實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤功能，光伏陣列穩(wěn)定工作的點(diǎn)就是最大功率點(diǎn)。
【文檔編號】G05F1/67GK104035476SQ201410200566
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】張琦, 田冬, 孫向東, 宋衛(wèi)章, 安少亮, 任碧瑩, 田小野 申請人:西安理工大學(xué)