[发明专利]一种基于极值寻找法（ESC）的光伏发电系统中光伏电池板最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统中光伏电池板最大功率点跟踪的方法，尤其涉及一种根据传统的极值寻找法的变步长最大功率点跟踪方法，属于新能源技术领域，特别是光伏发电领域。

技术背景

光伏电池板是光伏发电系统的核心部件，根据光伏电池板的V-I曲线，在不同的光强度和温度情况下，光伏板都存在最大功率点。为了充分利用光伏板的输出能量，就要保证光伏电池板时刻工作在最大功率点，即需要采用最大功率点跟踪

目前常用的最大功率点跟踪的方法主要有扰动观察法（P&O）、导纳法（INC）、开路电压短路电流法和极值寻找法（ESC）。扰动观察即是对光伏电池板的输出电流或者是电压加入一个扰动，观察光伏电池板功率的变化，根据变化方向来确定下一次扰动的方向。扰动观察法实现简单，但是在最大功率点附近容易引起震荡。开路电压短路电流法是利用光伏电池板在最大功率点出的工作电压、电流和开路电压、短路电流存在一个比例关系。控制简单，没有跟踪功能，控制不精确。导纳法利用光伏电池板P-I或者值P-V曲线在最大功率点左侧斜率大于0，在最大功率点右侧斜率小于0来跟踪最大功率点。传统的ESC是利用逆变器解耦产生的纹波作为光伏电池板电压或者电流的扰动，在光伏电池板功率曲线上产生一个正弦波动，利用两者乘积的直流分量，作为跟踪最大功率点的依据。传统的ESC能够减小逆变器解耦电容的体积，但是在最大功率点附近会存在较大的震荡，影响系统的效率。

发明内容

本发明针对背景技术的最大功率点跟踪技术存在的缺陷而提出的一种高效率、高稳定性，快速的、适用于新能源发电场合的基于变步长极值寻找法的光伏发电系统中光伏电池板的最大功率点跟踪方法。

为此本发明采用以下技术方案：其特征在于将逆变器解耦产生的正弦纹波引入到光伏电池板输出电压中去，这一纹波会使光伏电池板的功率产生一个正弦的波动，根据引入的正弦纹波和功率的正弦波动的乘积的直流分量的正负，来判断实际工作点的位置；通过检测直流分量和光伏电池板输出电压的比值来实现传统极值寻找法（ESC）的电压环基准电压的变步长扰动，实现了在光伏电池板的最大功率点附近的电压环基准电压的小步长扰动，减小了系统在稳态时候的误差，提高效率，同时变步长的控制能够进一步减小逆变器解耦电容的体积，有利于提高光伏发电系统的寿命，降低光伏发电系统的成本。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

它包括步骤如下：

步骤1：光伏发电系统中最大功率跟踪工作模块检测t0时刻的光伏电池板的输出电压V_out、引入逆变器解耦产生的纹波ΔV_out、光伏电池板功率正弦波动ΔP_out；所述t0时刻为最大功率点跟踪（MPPT）控制周期的初始时刻，所述ΔV_out为引入到光伏电池板的输出电压的纹波，即逆变器解耦产生的纹波；

步骤2：在t0时刻对电压环的基准电压施加扰动，持续到t0+T，T为光伏发电系统中最大功率点跟踪（MPPT）的控制周期；

步骤3：计算ΔV_out和ΔP_out的乘积，并且经过低通滤波器滤波得到ΔV_out和ΔP_out的乘积的直流分量ζ(k)，同时计算直流分量ζ(k)和光伏电池板输出电压V_out的比值ζ(k)/V_out；

步骤4，根据步骤3中得到的ζ(k)和ζ(k)/V_out来判断下一个最大功率点跟踪（MPPT）控制周期的扰动方向和扰动方式，

如ξ(k)=0，说明光伏电池板的实际工作点在光伏电池板最大功率点处，维持电压环的基准电压不变；

如ξ(k)>0，说明光伏电池板的实际工作点在光伏电池板最大功率点左边，增加电压环的基准电压，定步长扰动电压环的基准电压，电压环的基准电压的扰动步长为ΔV_max，其中，α是用来确定最大功率点跟踪算法变步长区域大小的参数值；

如ξ(k)>0，说明光伏电池板的实际工作点在光伏电池板的最大功率点左边，增加电压环的基准电压，变步长扰动电压环的基准电压，电压环的基准电压的扰动步长为β为最大功率点算法光伏电池板开始进入变步长区域的时候，在这一时刻的ζ(k)值，β值随着α值的变化而改变；如ξ(k)<0，