一种光伏阵列多峰最大功率点跟踪方法
【专利摘要】本发明提出了一种光伏阵列多峰最大功率点跟踪的方法。该方法基于光伏电池特性，对阵列的功率曲线快速采样，估计各峰值点的功率并确定全局峰值所在区间，进行区间内单峰MPPT，实现全局多峰MPPT。该方法主要包括如下步骤：(1)改变阵列输出电压，快速采样其功率曲线。(2)根据电池板特性参数与采样数据，分析阵列的峰值情况并估计峰值大小，确定全局峰值所在区间。(3)在该区间内进行变步长扰动观察法的单峰MPPT。(4)定时或当实际功率偏离计算最大功率较大时重复该方法。该方法基于光伏电池板的特性参数，只采样光伏阵列功率曲线上的若干个点，简单运算即可得到各峰值的估计值，快速定位全局峰值所在区间，具有概念清晰，控制结构简单，容易工程实现等优点。
【专利说明】一种光伏阵列多峰最大功率点跟踪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电系统，属于光伏发电系统最大功率点跟踪控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]光伏并网发电使太阳能的大规模利用成为可能，面对发电成本较高，提高系统效率一直是研究的热点。对多个光伏电池模块串并联组成的光伏阵列而言，当存在局部阴影(云层、树木、建筑遮挡时)时，会造成光伏阵列输出功率曲线存在多个局部峰值(最大值)，传统的最大功率点跟踪技术容易收敛于局部峰值，从而造成光伏阵列的功率损失。
[0003]因此在光伏阵列发生局部阴影时，为了让光伏阵列输出尽可能多的功率，需要改进传统的光伏电池最大功率点跟踪方法，使其能够收敛于全局峰值。现有的多峰最大功率点跟踪技术，往往是基于人工智能的 方法，其运算量大，缺乏严格的理论验证，在实际工程中难以得到使用。本发明提出多峰最大功率点跟踪方法基于电池板的实际特性参数，拥有较快的跟踪速度，而且具有概念清晰，控制结构简单，容易工程实现等优点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种光伏阵列多峰最大功率点跟踪的方法，解决光伏阵列局部阴影情况下存在多个峰值问题而最大功率跟踪策略收敛于局部峰值，从而导致功率损失的问题，提高了光伏阵列的输出功率。该方法原理清晰，控制结构简单，容易工程实现。
[0005]本发明的光伏阵列多峰最大功率点跟踪的方法的技术方案分三个步骤，分别是由I)快速功率曲线采样；2)结合采样数据与光伏电池板特性参数估计各峰值的大小；3)在全局峰值所在的电压区间内进行变步长的扰动观察法最大功率点跟踪。4)满足一定条件时，回到步骤I)。具体如下所述:
[0006]I)快速功率曲线采样
[0007]1.1)根据光伏阵列中每串模块数目η确定最大可能的峰值数目n，已知光伏阵列的开路电压为V。。，在O~V。。中平均取6n个点，作为采样点，快速改变光伏阵列的输出电压，分别采样该6n个采样点的输出电流。
[0008]2)各局部峰值功率的简化估计
[0009]2.1)根据6n个采样点的数据，各相邻采样点电流差值的局部最小点即为功率曲线的转折点，该转折点处的电流为不同峰值点功率估计时的电流估计值Is—X。可以采用下式来进行转折点的选取:
[0010]Δ I (k) = I (k) -1 (k~l)
(/.v(x) = !(k), Af(Ic) < A!(k-\), Ai(Ic) < Ai(k + \)
[0011]i ,
I ；/.v(x) - V(k%M{k) < A/(/c- l),A/(/c) < A!(k + \)
[0012]V(k)、I(k)为第k个采样点的电压和电流大小，Vs(x)、Is(x)为电流曲线上第χ个阶梯平滑阶段的转折点(如图3所示，从右向左看)。
[0013]2.2)相邻转折点之间的电压区间即为某功率峰值所处的电压区间，该区间的长度决定了处于相同光照情况下光伏模块的串联数目Lx。判断方法如下式:
[0014]A Vs (n) = Vs (n-1) -Vs (η)
【权利要求】
1.一种光伏阵列多峰最大功率点跟踪的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)快速功率曲线采样 根据光伏阵列中每串模块数目η确定最大可能的峰值数目η，已知光伏阵列的开路电压为V。。，在O~V。。中平均取6η个点，作为采样点，快速改变光伏阵列的输出电压，分别采样该6η个采样点的输出电流； 2)各局部峰值功率的简化估计 3)全局峰值附近的变步长扰动观察法最大功率点跟踪 当实际功率小于估计功率的一定阀值时，采用大步长，使功率跟踪尽量快，当差值小于该阀值时，采用小步长，以降低功率振荡程度，公式如下:
Δ P (n) =P (η) -P (η-1)
Δ V (η) = V (η) -V (η-1)
2.根据权利要求1所述的光伏阵列多峰最大功率点跟踪的方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括如下步骤: 2.1)根据6n个采样点的数据，各相邻采样点电流差值的局部最小点即为功率曲线的转折点，该转折点处的电流为不同峰值点功率估计时的电流估计值Is—x，采用下式来进行转折点的选取:
AI(k) = I(k)-1(k-1)
3.根据权利要求1所述的光伏阵列多峰最大功率点跟踪的方法，其特征在于，所述步骤4)为:在步骤3)过程中，检测到最大功率点功率偏离步骤2)中的全局峰值较大时回到步骤I)。
【文档编号】G05F1/67GK103995560SQ201410225403
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】赵剑锋, 姚晓君, 王书征 申请人:东南大学