[发明专利]单级光伏逆变器稳定MPPT控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种单级光伏逆变器稳定MPPT控 制系统及方法。

背景技术

在太阳能并网发电系统中，太阳能电池是将光能直接转换成电能的一种半 导体器件，在一定光能下，如何有效增加太阳能电池的输出功率，从而充分利 用太阳能，提高整个太阳能并网发电系统的发电效率具有重要意义。

通过对太阳能电池输出功率特性进行研究，发现太阳能电池输出功率P与 光照强度W和环境温度T有关，如图1所示，为相同T不同W下的P-U特性 曲线，其中，U为太阳能电池输出电压；图2为相同W不同T下的P-U特性曲 线。从图1可以看出，太阳能电池最大输出功率随光照强度增强而变大，并且， 在同一光照环境下具有唯一的最大输出功率点。在最大输出功率点左侧，输出 功率随太阳能电池输出电压上升呈近似线性上升趋势；到达最大输出功率点后， 输出功率开始快速下降，并且，下降速度远大于上升速度。图2中，太阳能电 池输出功率总的变化趋势与图1相似。

因此，太阳能电池输出功率与光照强度和环境温度关系密切，当外部环境 变化时，太阳能电池输出功率也会产生较大的变化，如何对光伏发电系统进行 控制，使太阳能电池工作在最大输出功率点附近，是提高太阳能电池效率的有 效方式。

MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)是目前采用比 较广泛的一种太阳能电池功率点控制策略，通过实时改变并网发电系统的工作 状态，跟踪太阳能电池的最大输出功率点，从而实现太阳能电池最大功率输出。 具体的，通过改变控制量，使太阳能电池的输出电压发生变化，通过变化前后 输出功率对输出电压的差分，判断当前工作点在P-U特性曲线上的位置，进而 判断下一步控制量的变化方式，从而使太阳能电池工作点逐渐向最大输出功率 点靠近。

目前，采用MPPT控制策略的现有控制器使用电压扰动法跟踪太阳能电池 的最大输出功率点，具有扰动跟踪速率较低，并且计算得到的本拍与前一拍的 太阳能电池板输出电压差Δu易出现偏差而导致极性错误，即Δu正负错误，无 法有效保证太阳能电池板稳定工作于最大输出功率点附近，并且无法快速跟踪 变化剧烈的光照环境，从而降低了太阳能电池板使用效率。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种单级光伏逆变器稳定MPPT控 制系统及方法，电压控制器基于直流电容电压和输出电感电流建模，电压及电 流环采用相同控制周期，采用新型的电压环控制器，包括：比例积分PI控制、 加极点补偿及陷波滤波器组合，从而保证单级逆变系统稳定运行于太阳能电池 板P-U特性曲线最大功率点左右两侧，杜绝直流电压崩塌问题；此外，采用Mppt 的变步长电压扰动法，通过调整比例系数，可保证MPPT最大功率跟踪的良好 动态响应及稳态性能，从而提高了太阳能电池板使用效率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种单级光伏逆变器稳定MPPT控制系统，包括太阳能电池板、 光伏逆变器、电网和MPPT控制器；所述太阳能电池板、所述光伏逆变器和所 述电网顺次连接；所述MPPT控制器分别与所述太阳能电池板和所述光伏逆变 器连接。

优选的，所述光伏逆变器包括串联的三相逆变电路、滤波电路及变压电路； 和/或所述MPPT控制器为DSP控制器。

本发明提供一种应用上述单级光伏逆变器稳定MPPT控制系统的方法，所 述方法包括以下步骤：

S1，所述MPPT控制器采集所述太阳能电池板的实际输出电压u_dc和实际输 出电流i_pv，经电压扰动环处理，输出作为电压控制环的电压给定u_{dc_ref}；

S2，所述MPPT控制器将所述太阳能电池板的电压反馈u_{dc_fb}与u_{dc_ref}输 出给所述电压控制环，经所述电压控制环处理，输出作为电流控制环d轴电流 给定i_{d_ref}；