[发明专利]适用于工程应用的MPPT控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏逆变器控制领域，具体说是一种适用于工程应用的MPPT控制方法。

背景技术

近年来，随着光伏行业的迅速发展，光伏市场装机容量的大幅度增加，人们对光伏发电系统的各项性能指标提出了更高要求。其中，提高光伏逆变器的最大功率跟踪(MPPT)效率，一直是大家追求的目标。

国内外已提出了多种MPPT控制方法，如常用的恒定电压法、扰动观测法、导纳增量法[1]、dP-P&O方法[2][3]等。

扰动观测法，通过周期性的改变光伏阵列输出电压U(k)，达到调整光伏阵列输出功率P(k)的目的。具体方案如下：

采样光伏阵列当前周期的输出电流I(k)、输出电压U(k)，计算当前周期的输出功率P(k)，与上一周期的输出功率P(k-1)作比较。当P(k)≥P(k-1)时，按原来方向变化光伏阵列输出电压U(k)；当P(k)＜P(k-1)时，按相反方向变化光伏阵列输出电压U(k)。

由于其扰动的步长是固定的，所以在最大功率点处会存在功率的来回振荡，存在功率损失；另一方面其扰动步长的选取对MPPT效率及跟踪速度影响较大，和系统的动态响应和稳态控制精度相关性较大，一般扰动步长需要工程整定，故适应性较差，不能达到任何环境最优化。

本发明涉及以下技术术语：

1、MPPT：最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking)：对因太阳阵列表面温度和太阳辐照度变化而产生的输出电压与电流的变化进行跟踪控制，使阵列一直保持在最大输出的工作状态，这种为获得最大功率输出的调整行为称为最大功率点跟踪。

2、静态MPPT效率：描述逆变器在一条由光伏逆变器给定的静态特性曲线上调整达到最大功率点的精度。

3、动态MPPT效率：评价由辐照度变化导致光伏逆变器追踪达到一个新的工作点的追踪特性。

4、扰动步长：每次MPPT时电压指令的变化值。

5、扰动周期：连续两次MPPT的时间间隔。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明是为了对现有技术做一些改进以取得更好的效果。目的是，在传统技术的基础上，提高光伏逆变器的动、静态MPPT效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

适用于工程应用的MPPT控制方法，包括以下步骤：

1)采样光伏电池板的输出电流I(k-2)、I(k-1)、I(k)，输出电压U(k-2)、U(k-1)、U(k)，计算输出功率P(k-2)、P(k-1)、 P(k)和连续两次MPPT功率差值detP(k)、detP(k-1)，

P(k-2)＝U(k-2)*I(k-2)，

P(k-1)＝U(k-1)*I(k-1)，

P(k)＝U(k)*I(k)，

detP(k)＝P(k)-P(k-1)，

detP(k-1)＝P(k-1)-P(k-2)；

2)定义Y＝detP(k)+detP(k-1)；

3)光伏逆变器的额定功率为Pn，选取功率变化值M＝N*Pn；

4)当detP(k)≥0时，保持原扰动方向A＝1*A；当detP(k)<0 时，则改变扰动方向A＝(-1)*A；

5)同时，当Y≥M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU1，detT1；当Y<M时，扰动步长和扰动周期分别选择detU2，detT2；

6)最后，根据指令电压Uref(k)＝Uref(k-1)+A*detUx，其中x＝1,2，确定指令电压Uref(k)，作为光伏逆变器的电压输入。

在上述方案的基础上，步骤1)中的N取0.01～0.05。

在上述方案的基础上，步骤4)中的A初始值为1。

在上述方案的基础上，步骤5)中，扰动步长detU1>detU2，扰动周期detT1<detT2。扰动步长指每次MPPT时电压指令的变化值；扰动周期指连续两次MPPT的时间间隔。扰动周期应大于本次光伏阵列电压扰动完成进入稳态的时间。

本发明中选取了两个功率差值的和，作为选择扰动步长，扰动周期的判定条件。根据实际系统的性能参数，可以调整累加功率差值的个数，也可适当的设定多组扰动步长与扰动周期。

有益效果：

根据光伏阵列输出功率变化的快慢，选择不同的扰动步长与扰动周期，以实现不同工况下最大功率点的快速跟踪，进而提高光伏逆变器的动、静态MPPT效率。