一種局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光伏發(fā)電中，由于太陽(yáng)能電池輸出功率受外界環(huán)境影響較大，為了獲得光伏陣 列最大電能的輸出，需對(duì)其進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT)。光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率通常較大， 而單塊太陽(yáng)能電池的功率通常為100W或200W，因此需要將多塊太陽(yáng)能組件串并聯(lián)組成光 伏列陣進(jìn)行使用。對(duì)于光伏列陣，它在使用過(guò)程中容易受到塵土、建筑、樹(shù)木等造成的陰影 影響，此時(shí)由于其單塊太陽(yáng)能組件并聯(lián)著一個(gè)旁路續(xù)流二極管，會(huì)使光伏列陣對(duì)外呈現(xiàn)多 峰特性。此時(shí)，傳統(tǒng)的MPPT算法，如擾動(dòng)觀察法、導(dǎo)納增量法等針對(duì)光伏列陣正常輸出的算 法將會(huì)失效，使光伏列陣的工作點(diǎn)處于一個(gè)局部的極值上，而不是全局最大功率點(diǎn)。當(dāng)前針 對(duì)多峰MPPT在實(shí)際應(yīng)用中主要有全局掃描法和改進(jìn)的全局掃描跟蹤法，并且當(dāng)前研究的 基于粒子群等智能算法的MPPT還處于研究和仿真階段，由于其需要大量的數(shù)據(jù)和運(yùn)算難 以在微控制器上實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，能夠 大幅度縮短掃描時(shí)間，快速確定全局最大功率點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在 于包括以下步驟：
[0005] 步驟S1 :對(duì)局部陰影下光伏列陣輸出特性進(jìn)行分析，獲得歸一化的最大功率點(diǎn)電 壓的分布規(guī)律；
[0006] 步驟S2 :利用步驟S1的分布規(guī)律結(jié)合擾動(dòng)觀察法，進(jìn)行全局最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0007] 進(jìn)一步的，所述的局部陰影下光伏列陣輸出特性為：對(duì)于局部陰影下由單串m塊 太陽(yáng)能電池板組成的光伏列陣，若每塊太陽(yáng)能電池板處于不同光照條件下，其I-U曲線會(huì) 呈現(xiàn)階梯狀，且階梯的個(gè)數(shù)為m，因此由每塊太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生階梯的步長(zhǎng)為：
[0009] 式中 <表示產(chǎn)生第m個(gè)階梯的太陽(yáng)能電池的輸出電壓，/Γ表示產(chǎn)生第m個(gè)階梯 的太陽(yáng)能電池的輸出電流；CT和Cf是產(chǎn)生第m個(gè)階梯的太太陽(yáng)能電池的待定系數(shù)；若出 現(xiàn)k塊太陽(yáng)能電池板處于相同的溫度及光照條件，由這些太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的階梯融合成 一個(gè)階梯，其步長(zhǎng)為：41^_"*=1^*&1] ；3_11)￡[1，1]1];最后由伯努利大數(shù)定律，得出最大功 率點(diǎn)電壓會(huì)以正態(tài)分布形式分布在階梯的80%附近位置，即80%ΔUstepni或80%ΔUstepnik， 則對(duì)于光伏列陣的局部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓存在聚集點(diǎn)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的歸一化的最大功率點(diǎn)電壓的分布規(guī)律為：米用最后一個(gè)峰值電 壓對(duì)所有的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化能夠使得局部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓分布規(guī)律更為集中，局 部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓數(shù)量出現(xiàn)突增點(diǎn)，突增點(diǎn)兩側(cè)峰值數(shù)量呈近似正態(tài)分布式向兩側(cè)遞 減。
[0011] 進(jìn)一步的，所述步驟S2具體包括以下步驟：
[0012] 步驟S21 :進(jìn)行電壓最大的局部最大功率點(diǎn)尋找，即初始局部最大功率點(diǎn)的搜索， 采用擾動(dòng)觀察法搜索離光伏列陣開(kāi)路電壓點(diǎn)最近的峰值點(diǎn)MPP1，并記錄該點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓為 uMPP1，此時(shí)的最大功率為pMPP1，；
[0013] 步驟S22 :搜索其余局部最大功率點(diǎn)；
[0014] 步驟S23 :對(duì)比所有局部最大功率點(diǎn)，確定全局最大功率點(diǎn)。
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟S22具體包括以下步驟：
[0016] 步驟S221:以當(dāng)前峰值電壓數(shù)量突增點(diǎn)MPP1為電壓跳躍點(diǎn)，采用擾動(dòng)觀察法搜索 離MPP1最近的峰值電壓突增點(diǎn)MPP2,并記錄該點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓為UMPP2，最大功率為PMMP2;
[0017] 步驟S222 :以新搜索到的峰值電壓突增點(diǎn)作為當(dāng)前電壓跳躍點(diǎn)，采用擾動(dòng)觀察法 搜索離當(dāng)前電壓跳躍點(diǎn)最近的峰值電壓突增點(diǎn)，并記錄該點(diǎn)的電壓以及最大功率；
[0018] 步驟S223 :重復(fù)步驟S222,直至搜索完所有的峰值電壓突增點(diǎn)。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)對(duì)光伏列陣的輸出特性進(jìn)行的分析，得到了局部最 大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓的分布規(guī)律，提出基于基于歸一化局部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓概率分布的 最大功率點(diǎn)跟蹤算法，通過(guò)事先對(duì)光伏列陣的分析，確定其最大功率點(diǎn)存在的位置，只對(duì)這 些位置進(jìn)行掃描，能夠大大減小掃描時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明提供的局部陰影下局部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓分布規(guī)律。
[0021] 圖2是本發(fā)明提供的局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法跟蹤示意圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明提供的局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法程序流程圖一。
[0023] 圖4是本發(fā)明提供的局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法程序流程圖二。
[0024] 圖5是本發(fā)明采用的并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖6是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027] 本實(shí)施例以六個(gè)太陽(yáng)能電池板為一串的光伏列陣為例，光伏列陣在不同的局部陰 影下，其最大功率點(diǎn)電壓將呈現(xiàn)不同分布，光伏陣列電壓分布為（0-120V)被均分為500個(gè) 區(qū)間。為了使數(shù)據(jù)具有更好的聚集性，采用最后一個(gè)峰值電壓對(duì)所有的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一 化，如圖1所示，橫坐標(biāo)從〇到1分為100個(gè)區(qū)間，我們可以發(fā)現(xiàn)其分布規(guī)律很集中，局部 最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓數(shù)量出現(xiàn)6個(gè)突增點(diǎn)，突增點(diǎn)兩側(cè)電壓數(shù)量呈近似正態(tài)分布式向兩側(cè) 遞減。橫坐標(biāo)0. 13-0. 15為MPP6,突增點(diǎn)E為0. 14;橫坐標(biāo)0. 3-0. 32為MPP5,突增點(diǎn)D為 0. 31;橫坐標(biāo)0. 48-0. 52為MPP4,突增點(diǎn)C為0. 5;橫坐標(biāo)0. 67-0. 73為MPP3,突增點(diǎn)B為 0. 7;橫坐標(biāo)0. 85-0. 93為MPP2,突增點(diǎn)A為0. 89;當(dāng)橫坐標(biāo)為1時(shí)是MPP1，由于MPP1是歸 一化的基準(zhǔn)值所以在圖1中就不做統(tǒng)計(jì)，因?yàn)榇嬖贛PP1的數(shù)量是所有的總和。
[0028] 根據(jù)對(duì)光伏列陣的輸出特性進(jìn)行的分析，得到了局部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓的分布 規(guī)律，提出基于基于歸一化局部最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓概率分布的最大功率點(diǎn)跟蹤算法，通 過(guò)事先對(duì)光伏列陣的分析，確定其最大功率點(diǎn)存在的位置，只對(duì)這些位置進(jìn)行掃描，能夠大 大減小掃描時(shí)間。
[0029] 如圖2所示，為光伏列陣發(fā)生遮擋出現(xiàn)6個(gè)峰值時(shí)的U-I特性、P-U特性曲線，并