[发明专利]一种光伏发电系统环境自适应式MPPT方法及系统

权利要求书

1.一种光伏发电系统环境自适应式MPPT方法，是一种环境自适应式MPPT方法，其特征在于：定义系统k时刻，光伏阵列输出电压为U_k、电流为I_k，直流斩波器占空比为D_k，方法流程包括以下步骤：

步骤1：选用适用于工程实际的光伏电池行为模型，引入环境修正参数ΔU、ΔI，获得不同温度及光照下的光伏电池特性参数。

步骤2：设定固定参考电压偏差量ΔU_ref，PI调节参数k_P、k_I，最大功率电压U_m，电导增量法(I&C)寻优步长Δh；

步骤3：k时刻采样光伏电池输出电压U_k、电流I_k，根据环境修正参数ΔU对最大功率点电压U_m修正(U’_m＝U_mΔU)，并执行下述判断：

当(U_k-U’_m)绝对值大于ΔU_ref，则(U_k-U’_m)通过PI控制器，得出直流斩波器占空比调制量ΔD₁＝(U_k-U’_m)PI，将其与三角波在比较器中比较，形成控制信号对电力电子开关T进行快速调节，调节直流斩波器占空比D_k+1＝D_k+ΔD₁，使光伏电池输出电压U_k实时跟踪不同环境条件下最大功率电压U’_m；

当(U_k-U’_m)绝对值等于或小于ΔU_ref，基于电导增量法(I&C)，根据寻优步长Δh，则D_k+1＝D_k±Δh，使U_k+1与U’_m间偏差量进一步缩小，并生成MTTP控制器中的调节量，将其与三角波在比较器中比较，形成控制信号对电力电子开关T进行快速调节，实现光伏电池MPPT。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统环境自适应式MPPT方法，其特征在于：步骤1中所述的光伏电池行为模型引入环境修正参数ΔU、ΔI，获得不同温度及光照下的光伏电池特性参数；其光伏电池行为模型的输出电压-电流特性：

I=NISC[1-C1(eU/(MC2Uoc)-1)]C1=(1-Im/ISC)e-Um/(C2Uoc)C2=(Um/Uoc-1)[ln(1-Im/ISC)]-1;]]>

其中M、N分别为其串、并联数，I_sc：短路电流；U_oc：开路电压；I_m：最大功率输出电流；U_m：最大功率输出电压；环境修正参数ΔU、ΔI实时修正光伏电池给定参数：I_sc、U_oc、I_m、U_m，获得不同温度及光照下的光伏电池特性参数；

Isc,=IscΔI,Usc,=UscΔUIm,=ImΔI,Um,=UmΔU;]]>

根据修正后获得不同温度及光照下的光伏电池输出电压-电流特性：

其中环境修正参数ΔU、ΔI，为光照强度S与温度T对应函数：

ΔI=SSref[1+a(t-tref)]ΔU=[1-c(t-tref)]ln[e+b(S-Sref)Sref];]]>

a、c为温度补偿系数，b为光强补偿系数，三个补偿系数能根据光伏材料、制作工艺差异进行调整。

3.根据权利要求2所述的光伏发电系统环境自适应式MPPT方法，其特征在于：

步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：采样光伏电池输出电压U_pv、电流I_pv；

步骤3.2：求k-1、k时刻输出电压偏差dU、电流dI；

步骤3.3：判断k时刻U_pv与参数修正后最大功率点电压U’_m偏差绝对值是否超出既定范围ΔU_ref；

若是，则通过PI调节器计算直流斩波器占空比调制量ΔD₁调节直流斩波器占空比D_ref＝D_k+ΔD₁，执行所述的步骤3.5；

若否，则顺序执行下述步骤3.4.1；

步骤3.4.1：判断电压偏差dU是否为0；

若是，则执行步骤3.4.2.2；

若否，则执行步骤3.4.2.1；

步骤3.4.2.1：判断电流偏差dI、电压偏差dU的比值是否与光伏电池输出电流I、电压U的比值相等；

若是，则确定此时光伏电池处于最大功率点P_m，执行步骤3.5；

若否，则执行步骤3.4.3.1

步骤3.4.2.2：判断电流偏差dI是否为0；

若是，则确定此时光伏电池处于最大功率点P_m，执行步骤3.5；

若否，则执行步骤3.4.3.2；

步骤3.4.3.1：判断判断电流偏差dI、电压偏差dU的比值是否大于光伏电池输出电流I、电压U比值；

若是，则执行步骤3.4.4.1；

若否，则执行步骤3.4.4.2；

步骤3.4.3.2：判断电流偏差dI是否大于0；

若是，则执行步骤3.4.4.3；

若否，则执行步骤3.4.4.2；

步骤3.4.4.1：减小直流斩波器占空比D_ref＝D_ref-Δh，Δh对应于电导增量法寻优步长，执行步骤3.5；

步骤3.4.4.2：增加直流斩波器占空比D_ref＝D_ref+Δh，执行步骤3.5；

步骤3.4.4.3：减少直流斩波器占空比D_ref＝D_ref-Δh，执行步骤3.5；

步骤3.5：输出D_ref。