[发明专利]一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法

权利要求书

1.一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，风力发电系统与光伏发电系统共用一个DC/DC直流变换电路，其特征在于，其步骤为：

步骤1：在风光互补发电系统正常运行的情况下，采集风力发电系统的输出电流i_w、光伏发电系统的输出电流i_s、风力发电系统与光伏发电系统并联后的输出电压E、风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U₀；检测风机的转速ω；根据采集到的风力发电系统的输出电压和输出电流计算风力发电系统的输出功率变化量ΔP_w＝P_k-P_k-1，其中P_k、P_k-1表示风力发电系统第k秒和第k-1秒时的输出功率；根据采集到的光伏发电系统的输出电压和输出电流计算光伏发电系统的输出功率变化量ΔP_s＝P_k-P_k-1，其中P_k、P_k-1表示光伏发电系统第k秒和第k-1秒时的输出功率；计算风机的转速变化量Δω＝ω_k-ω_k-1，其中ω_k、ω_k-1表示第k秒和第k-1秒时的风机转速；计算风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压变化量ΔU₀＝U_k-U_k-1，其中U_k、U_k-1表示第k秒和第k-1秒时风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；

步骤2：由风力发电系统MPPT控制方法得到风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的电压占空比D_w[k]；同理，由光伏发电系统MPPT控制方法得到风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的电压占空比D_s[k]；

步骤3：跟踪风力发电系统：计算并检测dP_w/dω值的变化，其中P_w为风力发电系统的输出功率，若dP_w/dω＝0，即风力发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测风速值并计算风速的变化量|ΔS_k|＝S_k-S_k-1，单位为m/s，其中S_k、S_k-1表示第k秒和第k-1秒时风速预测值；依据对风速的预测值及仿真模型确定跟踪风力发电系统时的最小判定值ΔS_min，若在某一秒开始，风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；

(1)当dP_w/dω＝0且|ΔS_k|＞ΔS_min，说明在下一秒风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪风力发电系统；占空比输出选择器输出D_w[k]；

(2)当dP_w/dω＝0且|ΔS_k|＜ΔS_min，说明下一秒风速的变化不会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则不继续跟踪风力发电系统；切换跟踪目标，占空比输出选择器开始输出D_s[k]；

步骤4：跟踪光伏发电系统：计算并检测dP_s/dU₀值的变化，其中P_s为光伏发电系统的输出功率，若dP_s/dU₀＝0，光伏发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测并计算光照强度的变化量|ΔL_k|＝L_k-L_k-1，其中L_k、L_k-1表示第k秒和第k-1秒时光照强度预测值；依据对光照强度的预测值及仿真模型确定跟踪光伏发电系统时的最小判定值ΔL_min，若在某一秒开始，光照强度的变化会对光伏发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的光照强度变化量为跟踪目标时的最小判定值；

(1)若dP_s/dU₀＝0且|ΔL_k|＞ΔL_min，说明在下一秒光照强度的变化会对光伏发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪光伏发电系统，占空比输出选择器输出D_s[k]；

(2)若dP_s/dU₀＝0且|ΔL_k|＜ΔL_min，则返回步骤3；

步骤5：用占空比输出选择器输出的D_w[k]或D_s[k]调整风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U₀：

(1)当跟踪风力发电系统时，用D_w[k]调整风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压：

(2)当跟踪光伏发电系统时，用D_s[k]调整风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压

其中：U₀表示风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；E表示风力发电系统与光伏发电系统并联后的输出电压；D_w[k]表示跟踪风力发电系统时风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比；D_s[k]表示跟踪光伏发电系统时风光互补发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比；

由以上步骤可以实现用一个DC/DC直流变换电路分时跟踪风光互补发电系统的输出功率，使风光互补发电系统工作在最大功率点；既可以降低成本又能实现最大功率跟踪(MPPT)功能，保证系统稳定输出，达到资源最优化配置，而且结构简单，降低了成本。