[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

摘要

本发明公开一种基于函数模型的光伏发电系统最大功率点跟踪方法，该方法主要解决在光伏发电系统中的最大功率点跟踪问题。本发明以Boost电路为光伏发电系统主电路，首先检测光伏发电系统的输出电压和电流，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扰动步长值，扰动步长函数由二维高斯函数和反正切函数构成。算法每运行一次后延时T ms，直到确定最大功率点处的占空比值。该方法引入了二维高斯函数和反正切函数，确定了一种较为通用的占空比扰动方法，能够更加精确地进行最大功率点跟踪，也为其他基于扰动模型的最大功率点跟踪方法提供了一种计算参考方法。

主权项

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：ΔD=f(E(k),ΔE(k))=1.4312×ΔDmax×tan-1(E(k)-ΔE(k)γ)×e(-(a(E-α)2+2b(ΔE-β)(E-α)+c(ΔE-β)2))---(1)]]>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，△Dmax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=cos2θ2σE2+sin2θ2(σΔE0+k|E-ΔE|)2]]>b=sin2θ4σE2+sin2θ4(σΔE0+k|E-ΔE|)2]]>c=sin2θ2σE2+cos2θ2(σΔE0+k|E-ΔE|)2]]>式中σE、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。