[发明专利]一种基于函数模型的光伏发电系统最大功率点跟踪方法

权利要求书

1.一种基于函数模型的光伏发电系统最大功率点跟踪方法，光伏发电系统以Boost电路为主电路，根据光伏发电功率与占空比以及功率与电压的关系，即P-D、P-U关系曲线，在曲线斜率为0，即dP/dD＝0、dP/dU＝0时，此时达到最大功率点处，其特征在于：所述跟踪方法首先检测光伏阵列的输出电压和电流，然后根据误差和误差变化率来确定占空比扰动步长函数，进而确定下一时刻的占空比扰动步长值，占空比扰动步长函数由二维高斯函数和反正切函数构成；方法每运行一次后延时Tms，直到确定最大功率点处的占空比值；所述的基于函数模型的光伏发电系统最大功率点跟踪方法包含如下步骤：

步骤1：检测k时刻的电压U_(k)、电流I_(k)，根据P_(k)＝U_(k)I_(k)计算当前时刻功率值；

步骤2：定义占空比扰动步长函数是关于误差E_(k)和误差变化率△E_(k)的函数，即：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}D=f(E_{\left(k\right)},{\mathrm{\ΔE}}_{\left(k\right)})=1.4312\×{\mathrm{\ΔD}}_{\max }\×{\tan }^{-1}\left(\frac{E_{\left(k\right)}-{\mathrm{\ΔE}}_{\left(k\right)}}{\mathrm{\γ}}\right)\\ \×e^{(-(a{\left(E-\mathrm{\α}\right)}^2+2b\left(\mathrm{\Δ}E-\mathrm{\β}\right)\left(E-\mathrm{\α}\right)+c{\left(\mathrm{\Δ}E-\mathrm{\β}\right)}^2\left)\right)}\end{array}---\left(1\right)$

其中k时刻误差P_(k-1)、U_(k-1)分别是k-1时刻的功率和电压值，误差变化率ΔE(k)＝E(k)-E(k-1)，E_(k-1)为k-1时刻的误差，△D_max是占空比最大扰动步长，α、β、γ是常数，a、b、c可由以下式子确定：

$a=\frac{{\cos }^2\mathrm{\θ}}{2{\mathrm{\σ}}_E^2}+\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{2{({\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{\ΔE}}_0}+k|E-\mathrm{\Δ}E\left|\right)}^2}$

$b=\frac{sin2\mathrm{\θ}}{4{\mathrm{\σ}}_E^2}+\frac{sin2\mathrm{\θ}}{4{({\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{\ΔE}}_0}+k|E-\mathrm{\Δ}E\left|\right)}^2}$

$c=\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{2{\mathrm{\σ}}_E^2}+\frac{{\cos }^2\mathrm{\θ}}{2{({\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{\ΔE}}_0}+k|E-\mathrm{\Δ}E\left|\right)}^2}$

式中σ_E、k、θ均为常数，根据试错法确定具体值；

根据k时刻的电压和电流值以及计算出的功率值可以得出此时的误差和误差变化率；

步骤3：由公式(1)确定k时刻占空比扰动步长△D之后，可得出k+1时刻的占空比D_(k+1)，即：

D_(k+1)＝D_(k)±△D (2)

其中D_(k)是第k时刻的占空比值；

步骤4：根据公式(1)确定的占空比扰动步长，计算扰动周期T，设定扰动周期T是关于占空比扰动步长绝对值|△D|的线性函数，T＝f(|△D|)＝m×|△D|+n，其中m和n都是常数，由线性拟合的方法确定具体值；

步骤5：根据功率和占空比以及功率和电压的关系确定最大功率点处的占空比，从而跟踪到最大功率。