一种适用于单级式并网光伏逆变系统的最大功率跟踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新能源技术领域，更具体地，涉及一种适用于单级式并网光伏逆变系 统的最大功率跟踪方法。
【背景技术】
[0002] 光伏并网发电系统因其无污染等优势受到研究人员的广泛关注。因光伏阵列输出 功率随天气变化而大范围变化，因而需要利用最大功率跟踪技术使光伏阵列利用率维持在 较高水平。
[0003] 双级式系统由DC-DC电路和DC-AC电路串联而成，通常由DC-DC变换环节实现最 大功率跟踪，DC-AC环节根据光伏阵列电压外环生成并网电流指令，维持光伏阵列电压恒 定。与双级式系统不同，单级式系统可以取消电容电压控制环，直接由最大功率跟踪方法生 成最终并网电流指令，这样避免了光伏阵列电压环的加入，控制器设计更加简单。
[0004] 在单级式并网光伏系统中，常用的最大功率跟踪方法有扰动观察法及导纳增量法 等。这类算法根据功率与电压的变化方向来判断当前工作点位于最大功率点左侧或右侧， 实现最大功率跟踪。通常需要同时采样光伏阵列电压和光伏阵列输出电流，且同时需考虑 MPPT算法对系统稳定性的影响，增加防失稳算法。
[0005] 此外，传统最大功率跟踪方法通常不能区分局部最大功率点和全局最大功率点， 因而需使用额外算法，例如基于粒子群算法的分布MPPT算法以适应多极值点工况，这一算 法很大程度上增加了实现复杂度。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于单级式并网光伏 系统的单电压采样的最大功率跟踪方法，减少了最大功率跟踪需要的采样量，算法天然具 备追踪全局最大功率点的能力，同时避免了光伏阵列电压崩溃的可能。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种单电压采样的最大功率跟踪方法，包括周期 性地执行如下步骤：（1)采样光伏阵列的输出电压，判断光伏阵列输出电压是否降低到设 置的临界值以下，是则跳过步骤（2) (3) (4)执行步骤（5)，否则执行步骤（2) ; (2)根据连 续两次光伏阵列采样值来判断光伏阵列电压是否增加，若是则执行步骤（3)，否则跳过步骤 ⑶执行步骤⑷；（3)记录当前光伏阵列电压和并网电流指令；(4)增加并网电流指令，但 最大值小于步骤（5)记录的并网电流指令；（5)记录当前时刻并网电流指令，并减小并网电 流指令；(6)并网电流指令经电流环后得到PWM控制信号，控制逆变电路开关管的开关动 作，实现最大功率跟踪。
[0008] 优选地，所述步骤（1)中，设置的临界光伏阵列电压为
【主权项】
1. 一种适用于单级式并网逆变器的最大功率跟踪方法，其特征在于，周期性执行以下 步骤： (1) 获取光伏阵列电压采样值，判断光伏阵列输出电压是否降低到设置的临界值U。以 下，若是，则转入步骤（5)，若否，则进入步骤（2); (2) 根据连续两次光伏阵列采样值来判断光伏阵列电压是否增加，若是，则进入步骤 (3)，若否，则转入步骤（4); (3) 记录当前时刻的光伏阵列电压和并网电流指令； (4) 增加所述并网电流指令，并转入步骤（6); 其中，电流增量为额定功率的〇. 05%?0. 2%，且增加后电流指令需小于上一次步骤 (5)中记录的电流指令； (5) 记录当前时刻的并网电流指令，并减小所述并网电流指令； 其中所述并网电流指令的减小步长不小于A ID; (6) 并网电流指令经电流环后得到输出PWM控制信号，控制逆变电路开关管的开关动 作，实现最大功率跟踪。
2. 如权利要求1所述的最大功率跟踪方法，设置的临界值U。为逆变器逆变最低门槛电 压，
其中，八为滤波电路上最大压降；对单相全桥系统，UgHd为电网电压有效值， ;对三相系统，UgHd为相电压有效值，若采用SPWM调制，《 = 2^，若采用SVPWM调 制^ ; k。为可靠系数，为大于1的常数。
3. 如权利要求1所述的最大功率跟踪方法，其特征在于，所述步骤（5)中，根据最后一 次光伏阵列电压增加时的光伏阵列电压、并网电流及当前采样到的光伏阵列电压计算最小 电流减小量A ID，其计算公式为：
其中，UX、IX为步骤（3)中记录的值，即Ux最后一次使光伏阵列电压增加对应的光伏阵 列电压，Ix为对应时刻的并网电流指令，Un为当前采样到的光伏阵列电压，k为可靠系数，是 大于1的常数。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于单级式并网光伏逆变器的最大功率跟踪方法。所述最大功率跟踪方法特征在于周期性执行如下步骤：(1)采样光伏阵列输出电压，判断光伏阵列输出电压是否降低到设置的临界值以下，是则跳过步骤(2)、(3)、(4)执行步骤(5)，否则执行步骤(2)；(2)判断光伏阵列电压是否增加，若是则执行步骤(3)，否则跳过步骤(3)执行步骤(4)；(3)记录当前光伏阵列电压和并网电流指令；(4)增加并网电流指令并限幅，限幅值为步骤(5)中的记录值；(5)记录当前并网电流指令，并减小并网电流指令；(6)并网电流指令经电流环后得到PWM控制信号，控制开关管动作，实现最大功率跟踪；本方法减少了采样量，且在多极值点的工况下可跟踪到全局最大功率点。
【IPC分类】G05F1-67
【公开号】CN104615189
【申请号】CN201510047916
【发明人】刘邦银, 邹常跃, 段善旭, 李锐
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日