[发明专利]一种基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏阵列技术领域，具体涉及一种基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法。

背景技术

光伏阵列作为光伏发电系统的能量转换单元，是光伏发电技术领域的研究热点之一。光伏阵列的P-V输出具有复杂的非线性特性，并受到温度、光照强度等外部环境的影响。当光伏阵列的表层光照均匀，其P-V输出呈现单峰特性，P-V曲线存在一个全局最大功率点。当光伏阵列的表层光照不均匀，如光伏阵列被落叶、乌云等物体遮挡，光伏阵列表层存在阴影，则会导致光伏阵列的P-V输出呈现多峰特性，P-V曲线存在若干个局部最大功率点。实际应用中，光伏发电系统需要通过相应的控制方法使光伏阵列始终输出最大功率，提高光伏发电系统的效率。上述控制过程则称为最大功率点跟踪。

传统的最大功率点跟踪方法主要有扰动观察法、电导增量法、最优梯度法以及模糊控制法等，但在非均匀光照条件下，该类方法则可能无法快速地跟踪到光伏阵列的全局最大功率点。针对上述问题，研究人员提出了相应的控制方法，包括两级式最大功率点跟踪方法、基于改进型Fibonacci搜索的最大功率点跟踪方法，以及基于状态空间的最大功率点跟踪方法等，该类方法虽然能够跟踪到光伏阵列的全局最大功率点，但是系统结构复杂，响应时间较长，功率损失较大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种控制精度高、跟踪速度快和功率损耗小的基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法。

本发明所采用的技术方案为：一种基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法，其包括以下步骤：1)对n×m的光伏阵列构建仿真模型，其中，n表示光伏阵列中串联阵列的列数，m表示每个串联阵列中包含的串联光伏组件的个数；2)对步骤1)得到的光伏阵列的模型及仿真曲线进行分析，得到以下结论：在非均匀光照条件下，光伏阵列的P-V特性曲线存在局部峰值，可能存在的峰值电压近似等于piV_oc，其中，V_oc为光伏组件的开路电压，i为串联阵列中均匀光照的组件数，i＝1,2，...,m，p为光伏组件开路电压V_oc与最大功率点电压V_mpp间的比例系数；在以piV_oc为中心，以(1-p)V_oc为半径的m个电压区间内，光伏阵列的P-V曲线存在唯一的局部峰值功率；3)基于光伏阵列在非均匀条件下的输出特性，提取最大功率点跟踪的基准电压；根据光伏阵列非均匀光照的输出特性，将峰值电压piV_oc作为最大功率点跟踪的基准电压V_{base_i}＝piV_oc，计算各基准电压处的输出功率P_{base_i}；初始化最大功率点跟踪的最大基准电压和最大基准功率，即V_{base_max}＝0，P_{base_max}＝0，i＝1；若P_{base_i}＞P_{base_max}，令P_{base_max}＝P_{base_i}，V_{base_max}＝V_{base_i}；否则，令i＝i+1，循环执行；当i≥m+1时，结束循环指令，得到m个基准电压中的最大功率点电压V_{base_max}；4)在光伏阵列的输出电压区间内，以V_{base_max}为中心，以(1-p)V_oc为半径，构建有效搜索区间[V_begin,V_end]，实现搜索区间的递减，直至搜索到光伏阵列的全局最大功率点，其中，