[0066] 与现有技术相比，本发明光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法与系统 的优点为：1、在扰动步长判断条件中加入不完全微分，有效减小了传统扰动观察法扰动步 长判断函数中理想微分带来的高频干扰，避免了最大功率点附近扰动误判，提高了扰动观 察法的抗干扰能力；2、采用步长的自适应调整，最大功率点附近的小步长跟踪，距最大功率 点较远区间大步长跟踪，在不影响光伏系统最大功率跟踪速度的前提下，有效减小跟踪最 大功率过程中的功率损失、提高光伏发电系统能量利用率；同时不影响跟踪速度，提高了 MPPT控制的跟踪精度；3、不完全微分不仅解决了理想微分存在的问题，且因不完全微分本 质上在微分过程中增加了积分作用，故有良好的滤波功能，将功率对电压的不完全微分与 功率对电压的理想微分结合，作为扰动步长判断条件，无需设定阈值即可实现扰动观察法 的变步长扰动；4、结构简洁、易于工程实现。
【附图说明】
[0067] 图1为光伏电池阵列功率-电压（P-U)特性曲线及电流-电压I-U特性曲线图；
[0068] 图2为本光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法实施例扰动区间划分示 意图；
[0069] 图3为本光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法实施例流程图；
[0070] 图4为本光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0071] 光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法实施例
[0072] 本光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法实施例流程图如图3所示，主要 步骤如下：
[0073] 步骤1、电压电流采样
[0074] 对光伏阵列PV的输出电压Upv和电流i pv采样，P PV= u PVX ipv，得到光伏阵列功 率-电压特性曲线，即P-U特性曲线；
[0075] 步骤2、求不完全微分和理想微分
[0076] 对光伏阵列P-U特性曲线分别求Ppv对u pv的不完全微分Λ PP pv和理想微分dP pv/ dupv；
[0077] 步骤3、区间划分
[0078] 如图2所示，dP pv/dupv= 0对应的光伏阵列端电压为U a，Λ PPpv= 0对应的光伏 阵列端电压为Ub。则Ua、Ub将光伏阵列端电压U分为三个区间：区间I为0~U a、区间II为 ua~U b、区间III为U大于Ub;
[0079] 步骤4、自适应步长扰动
[0080] 扰动方向判断条件如下式：
[0081] d= (n sgn(dPpv/dupv) + (l-n)sgn( Δ PPpv))dl
[0082] 式中，sgn是符号函数，dl为步长，本例取0. 1，η为调整系数，设定初始扰动方向 为正，
[0085] d>0时，表示扰动方向为正；d〈0时，表示扰动方向为负；d = 0时，表示不扰动；
[0086] 本例 η = 〇· 6, 1-2 η = -〇· 2 ;
[0087] ①在区间I内：
[0088] n Sgn (dPpv/dUpv) + (I- η ) sgn ( Δ PPpv) = 1
[0089] 在区间I内扰动方向为正，以设定步长dl正向扰动；
[0090] ②在区间II内： CN 105116958 A 说明书 6/6 页
[0092] 在区间II内扰动方向为负，以步长0. 2dl反向扰动；
[0093] ③在区间III内：
[0094] n sgn(dPpv/dupv) + (l-n ) Sgn( Δ PPpv) =-1
[0095] 在区间III内扰动方向为负，以设定步长dl反向扰动。
[0096] 本方法主要以两种步长进行最大功率点跟踪，设定步长dl，则最大功率值附近的 步长为0. 2dl。
[0097] 光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统实施例
[0098] 本光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统实施例如图4所示，用以实现上 述光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法实施例。本例MPPT控制系统包括：微处 理器、电压传感器和电流传感器，微处理器配有通用接口。与光伏阵列输出端连接的电压传 感器和电流传感器采样信号接入模数转换器，再经通用接口连接微处理器。微处理器连接 有程序存储器和数据存储器，程序存储器含有电压、电流数据采集模块、功率对电压不完全 微分的计算模块；功率对电压理想微分的计算模块；光伏阵列电压区间判断及自适应步长 选择模块。数据存储器存储有设定步长、η的值以及采样数据。
[0099] 微处理器的输出接入脉宽调制模块PWM，脉宽调制模块的输出的驱动信号接入光 伏阵列直流转换电路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，调节光伏阵列的负载与光伏阵列内阻 相匹配，实现最大功率点跟踪。
[0100] 微处理器还连接CAN接口，以与其它设备通信。
[0101] 微处理器及所连接的程序存储器、数据存储器及通用接口构成嵌入式处理系统。
[0102] 在本光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统实施例实现本光伏阵列自适 应步长扰动观察法MPPT控制方法，跟踪0. 6mX0. 5m光伏阵列的最大功率点，MTTP结果平均 最大功率达到约85. 29W，光伏阵列的能量利用率约为97. 31%，比传统扰动观察法MTTP的 结果提高了约3.89%。
[0103] 上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体 个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改 进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法，主要步骤如下： 步骤1、电压电流采样 对光伏阵列PV的输出电压upv和电流ipv采样，PPV=u PVX ipv，得到光伏阵列功率-电 压特性曲线，即P-U特性曲线； 步骤2、求不完全微分和理想微分 对光伏阵列P-U特性曲线分别求Ppv对upv的不完全微分APPpv和理想微分dPpv/dupv; 步骤3、区间划分 dPpv/dupv= 0对应的光伏阵列端电压为Ua，APPpv= 0对应的光伏阵列端电压为Ub; 则Ua、Ub将光伏阵列端电压U分为三个区间：区间I为0~Ua、区间II为Ua~Ub、区间III为 U大于Ub; 步骤4、自适应步长扰动 扰动方向判断条件如下式： d= (nsgn(dPpv/dupv) + (1-n)sgn(APPpv))dl 式中，sgn是符号函数，dl为步长，取值为0. 1~0. 3 ;n为调整系数，设定初始扰动方 向为正，d>0时，表示扰动方向为正；d〈0时，表示扰动方向为负；d= 0时，表示不扰动； 取-1 <l-2n< 〇 ; ① 在区间I内： nsgn(dPpv/dupv) + (1-n)Sgn(APPpv) = 1 在区间I内扰动方向为正，以设定步长dl正向扰动； ② 在区间II内：如前所设，-1 < 1-2n< 〇 ; 在区间II内扰动方向为负，以步长（2n-l)dl反向扰动； ③ 在区间III内： nsgn(dPpv/dupv) + (1-n)Sgn(APPpv) = -1 在区间III内扰动方向为负，以设定步长dl反向扰动。2. 根据权利要求1所述的光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法，其特征在 于： 所述步骤4中取0? 55彡n彡〇? 65,则0?ldl彡（2n-l)dl彡0? 3dl。3. 根据权利要求1或2所述的光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法设计的 一种光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统，包括微处理器、电压传感器和电流传 感器，微处理器配有通用接口，与光伏阵列输出端连接的电压传感器和电流传感器采样信 号接入模数转换器，再经通用接口连接微处理器；其特征在于： 所述微处理器连接有程序存储器和数据存储器，所述程序存储器含有电压、电流数据 采集模块、功率对电压不完全微分的计算模块；功率对电压理想微分的计算模块；光伏阵 列电压区间判断及自适应步长选择模块；所壕数据存储器存储有设定步长、n的值以及采 样数据； 所述微处理器的输出接入脉宽调制模块PWM，脉宽调制模块的输出的驱动信号接入光 伏阵列直流转换电路中的开关管。4. 根据权利要求3所述的光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统，其特征在 于： 所述开关管为MOS场效应管或绝缘栅双极型晶体管。5. 根据权利要求3所述的光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系统，其特征在 于： 所述微处理器还连接CAN接口。6. 根据权利要求3至5中任一项所述的光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制系 统，其特征在于： 所述微处理器及所连接的程序存储器、数据存储器和通用接口构成嵌入式处理系统。
【专利摘要】本发明为光伏阵列自适应步长扰动观察法MPPT控制方法，主要步骤如下：对光伏阵列PV的输出电压和电流采样，得到P-U特性曲线，其不完全微分和理想微分对应的PV端电压为Ua和Ub，分为三个区间Ⅰ为0～Ua、Ⅱ为Ua～Ub、Ⅲ为大于Ub。区间I内以步长d1正向扰动；区间Ⅱ内以步长(2η-1)d1反向扰动；区间Ⅲ内以步长d1反向扰动本系统电压电流传感器信号采样接入微处理器，程序存储器中存储有执行本法的各处理模块，微处理器的输出接入脉宽调制模块PWM，PWM输出驱动信号控制光伏阵列的直流转换电路，实现最大功率点跟踪。本发明MPP附近小步长跟踪，较远区间大步长跟踪，步长的自适应调整，提高抗干扰能力，有效减小PV功率损失和能量利用率。
【IPC分类】G05F1/67
【公开号】CN105116958
【申请号】CN201510521985
【发明人】党选举, 刘政, 杨阳, 伍锡如, 姜辉, 张向文, 李爽, 杨青, 叶懋, 黄品高, 王土央
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月24日