[发明专利]防误判状态跳转获取最大功率点方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防误判状态跳转获取最大功率点方法，属于太阳能风能最大功率点获取技术领域。

背景技术

无论是风能还是太阳能由于受设备成本的制约，所以在控制输出功率方面目标都是在同样的设备上输出的功率越多越好，但在设备一定的情况和某一个外部环境下设备输出的功率有个最大值，控制输出功率的控制器的目标就是让输出的功率，无限接近这个最大值。也叫最大功率跟踪器(MPPT)。

如何判断现在输出功率是否是最大功率，如果不是那么现在输出的这个功率是在最大功率点的左边还是右边，也就是控制参数应该变大还是变小才能回到最大功率点，这就是最大功率跟踪器(MPPT)主要工作。其中最核心的部分是判断现在输出功率和最大功率之间关系的方法，新能源发展的过程中现在已经形成了几种常用的方法，各个方法各有利弊，主要是根据实际工程要求在反应速度，控制器硬件成本，精度范围等等各个方面平衡折中的方法。

下面介绍一下现在常用的几种寻找最大功率点的方法：

1、爬坡法

也属于扰动观察法，也是现在最常用的最大功率跟踪(MPPT)控制方法。它先采样检测当前输出功率Pi，然后改变控制电压U，然后再采样出Pi+1，如果输出功率变大即Pi+1>Pi那么说明控制电压调节方向正确，输出功率在向最大功率点方向靠近，那么继续安这个方向变大控制电压。如果Pi+1<Pi说明调大控制电压U后输出功率变小了，控制电压的调节方向错误了，这样就要反向调节控制电压，把控制电压U变小，使输出功率向最大功率点靠近。

所有控制电压变化方向和输出功率变换逻辑关系如下：

当控制电压U变大时，通过采样计算如果输出功率也变大，那么控制电压变化方向正确，控制电压将继续变大。

当控制电压U变大时，通过采样计算如果输出是功率变小，那么说明控制电压变化方向是错误的，控制电压将改变方向下一步控制电压将变小。

当控制电压U变小时，通过采样计算如果输出功率是变大，那么控制电压变化方向正确，控制电压将继续变小。

当控制电压U变小时，通过采样计算如果输出是功率变小，那么说明控制电压变化方向是错误的，控制电压将改变方向下一步控制电压将变大。

把上述过程中的状态量化为：

控制电压变大设为1，变小设为0，功率变大设为1.变小设为0，如果控制电压继续上次变化的方向(上次变大继续变大，上次变小继续变小)为1，如果改变变化方向(上次变大这次变小，上次变小这次变大)为0.

所以需要调整的控制电压的变化方向实际是下面这个逻辑等式：

控制电压这次的变化(异或)输出功率这次的变化＝控制电压的继续变化方向

爬坡法对硬件要求不高，比较容易实现，但存在误判，反应速度慢的缺点。

2、电导增量法

假设输出功率是控制电压的函数而且可导，

可知当功率为极大值时dP/dU＝0

当dP/dU>0时控制电压U落在最大功率点控制电压的左侧，所以应该增大控制电压直到dP/dU＝0

当dP/dU<0时控制电压U落在最大功率点控制电压的右侧，所以应该减小控制电压直到dP/dU＝0

虽然电导增量法判断精度高但对硬件要求高尤其是传感器计算模块要求高，所有成本高在实际工程中并不常用。

现有的寻找最大功率点方法不论是各种导数法还是各种干扰法，基本上是如果某一点的功率大于相邻两点的功率，及判断该点为最大功率点。主要都是在理想的状态下，如图4所示，方法基本都是如果Pi<Pi+1，继续比较P_i+1和P_i+2，如果P_i+1>P_i+2,P_i+1<P_i+2再继续比较P_i+3。在非理想的情况下会把局部的极点误判为全局的极点。

在现实工程中功率曲线只是在统计意义上整体服从抛物线分布，在局部离散的采样点上实际是不规则，不平滑的如图4所示。爬坡法干扰法找出的最大功率点只能保证这点的功率大于相邻两个点的功率，通过爬坡法和干扰法找出的最大功率点，很可能只是局部的最大功率点。

发明内容

本发明的目的是为了解决把局部最大功率点误判为全局最大功率点的技术问题，提出一种防误判状态跳转获取最大功率点方法。

一种防误判状态跳转获取最大功率点方法，包括以下几个步骤：

步骤一：确定安全区间值k；