[发明专利]一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏阵列MPPT方法，特别涉及一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法。

背景技术

近年来，光伏发电作为太阳能应用的重要方式之一，由于清洁无污染、取之不尽、用之不完、便于分布式发电等优点，其大范围应用前景极为广阔。

光伏阵列是光伏并网电站系统的关键部件，其I-V曲线由太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数等共同决定的非线性曲线，且P-V曲线易受外界环境变化而变化，最大功率点需要最大功率追踪算法(以下简称MPPT)进行实时跟踪，使光伏阵列始终工作在最大功率输出的状态下。

现有技术中对光伏阵列最大功率点跟踪控制的方法很多，但效率较高的算法往往需要昂贵的处理器芯片，增加了MPPT系统成本，不利于商业化。现有MPPT控制器产品采用的技术一般是传统的扰动观察法，这种方法有三种缺点：1、追踪步长为固定值，不能随太阳能辐射强度和温度的变化而变化，自适应能力差；2、在环境相对稳定时，追踪到最大功率点时，传统的扰动观察法的功率波动较大，始终以“三阶梯”方式，上下波动；3、在太阳能辐射强度快速变化时，追踪方向容易出错，即朝最大功率点相反的方向进行追踪。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种低复杂度、高效率的基于光伏电池四参数模型的MPPT方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于光伏电池四参数模型的光伏MPPT方法，包括如下步骤：

步骤10：实时采集光伏列阵的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变；

步骤20：当一个算法周期结束时，判断功率突变情况，如果检测到有较大的功率突变，启动最优占空比估计算法，输出最佳占空比D_m；如果没有检测到较大功率突变，启动修正的扰动观察法,输出占空比；

步骤30：无需PI控制器，将所述算法输出的占空比值直接转化为PWM占空比控制量，来控制Boost电路中的功率mosfet模块，使得光伏阵列稳定运行在该占空比下的工作状态；

步骤40：重复步骤10-步骤30，动态地追踪光伏阵列的最大功率点。

进一步，本次采用的MPPT方法都是基于光伏电池的四参数模型为其中所述的四参数是在STC(标准测试条件，Standard Test Condition)下，光伏电池开路电压V_oc、光伏电池短路电流I_sc、光伏电池最大功率点电流I_m、光伏电池最大功率点电压V_m。当在非STC条件下，需要对V_oc、I_sc、I_m、V_m四个参数进行修正。

进一步，所述步骤10中实时采集光伏阵列的输出电压与电流，并判断是否有较大的功率突变的方法为：采样光伏电池电压、电流的周期T_s＝1ms，所提出的MPPT算法周期为T_MPPT＝N ms(N>1)，每隔1ms计算前后采样到的功率差ΔP＝P₁-P₂＝I₂*V₂-I₁*V₁，如果ΔP大于光伏电池在STC下的额定功率,即25％*P_r，则视为有较大的功率突变，标志位signDm＝1,并锁定该值直到周期T_MPPT结束，下一个周期T_MPPT开始之前，先清空标志位signDm＝0。

进一步，所述步骤20中，如果检测到有较大的功率突变，即标志位signDm＝1，转到步骤201，即启动最优占空比估计算法；如果没有检测到较大功率突变，即标志位signDm＝0，转到步骤206，即启动修正的扰动观察法；

步骤201：每隔一个算法周期T_MPPT，发送一个占空比给boost电路，分别发送四个，duty(1)＝0.2，duty(2)＝0.22，duty(3)＝0.5，duty(4)＝0.52,分别采集电压、电流后，得到(V₁，I₁)，(V₂，I₂)，(V₃，I₃)，(V₄，I₄)四个工作点。