比较，若 U (k)〈Um，则为远离最大功率点，此时采用步骤S3中的恒定电压法，进行快速追踪逼近最大 功率点。当U(k)多Um也即接近最大功率点时，采取步骤S4中的变步长的扰动观察追踪法 以准确地追踪最大功率点。
[0049] S3 :采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输出电压为Um，进入步骤S6。该 过程具体如下：
[0050] 如图3所示，为光伏电池的输出特性曲线，其中，Um处对应的Pm即为最大功率点， 也即所需要光伏电池稳定工作输出的最大功率值。
[0051] 而采用恒压法追踪最大功率点的过程具体为：在一定温度下，外部环境变化的情 况下，最大功率点下对应的电压Um即为最大功率点电压，该方法采取当光伏电池板输出Um 的情况下即为光伏电池工作在最大功率点Pm。采用该方法，控制结构简单，在外部环境剧烈 变化的情况下，虽不能实现最大功率点的准确追踪，但在追踪到最大功率点之前的追踪速 度较快。
[0052] S4 :米用扰动观察法进彳丁最大功率点追踪，具体为：
[0053] 首先，设置标志位为flag，当扰动方向为正时，flag加1，直到flag大于3时，表 明连续正方向扰动了三次以上，可以增大步长进行最大功率点追踪，且执行该步骤时首先 进行标志位flag的清零。并设步长方向系数为j，j为符号位，值为-1与+1，用于正负号 判别。设第i级步长为Vstep [i] (i = 1，2, 3)，i用于选取三级不同的步长，其中，Vstep [3] =10 X Vstep [2] = 100 X Vstep [1]，随着i的增大，步长依次增大一个级别，Vstep [1]的值 按下式计算确定：
[0054]
[0055] 其次，计算当前时刻与上个时刻的功率差dP及输出电压差dU，其中，dP = P (k) -P (k-1)，du = U (k) -U (k-Ι)，并对 dP 进行条件判断：
[0056] S41 :若dP>0,则进一步对dU进行条件判断：
[0057] S411 :若dU>0,则当前扰动方向为正方向（电压增大的方向），则令flag值加1， 且令j = 1 ;再判断flag值是否为3,若flag值为3,则增加步长级别，即将i值加1，进入 步骤S5,若flag值不为3,则保持原步长不变，进入步骤S5。
[0058] S412 :若dU彡0,则扰动方向发生反向，令flag值为0以重新进行方向的标记，且 令j = -1，并选取小步长进行追踪，即将i值减1，进入步骤S5。
[0059] S42 :若dP < 0,则进一步对dU进行条件判断：
[0060] S421 :若du〈0,则当前扰动方向为正方向（电压减小的方向），令flag值加1，且 令j = 1 ;再判断flag值是否为3,若flag值为3,则增加步长级别，即将i值加1，进入步 骤S5,若flag值不为3,则保持原步长不变，进入步骤S5。
[0061] S422 :若dU彡0,则表示超过Pm即在Pm右侧，扰动方向发生反向，令flag值为0 以重新进行方向的标记，且j = -1，并选取小步长进行追踪，即将i值减1，进入步骤S5。
[0062] S5 :依据步骤S4选取的步长计算得到修正后的电压Vmpp :
[0063] Vmpp = VmpO+j X Vstep [i],
[0064] 其中，VmpO为系统启动初始时刻的光伏电池板输出的扰动参考电压，是光伏电池 板的一个初始输出电压，VmpO是根据系统实际参数预先确定的。
[0065] S6:控制系统当前的输出电压U (k)为U，U值为步骤S3得到的Um或步骤S5得到 的Vmpp，并返回继续执行步骤Sl ;
[0066] 如图3所示，当外部环境突变时，仿真图中在光照度1000W/m2突变为400W/m2处 恒定电压法出现误判现象，在光照度400W/m2恢复为1000W/m2直至追踪到1000W/m2下输 出MPP处。如图4所示，可以看出本发明方法由于采用变步长扰动，前期能够保障追踪速度， 后期能够改善追踪精度，克服了以往的扰动观察追踪法两者不能兼得的特点，改善了外部 环境变化带来误判的问题。该方法在启动之后智能选取该时段所需要的步长及控制方法， 且该方法在参数计算相比其他追踪方法如电导增量法更简单，较容易实现。
[0067] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在 本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种基于三级步长的最大功率点实现方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :系统启动后，对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k(k = 0, 1，2, ···，!〇次采样的输出电压，I (k)表示第k(k = 0, 1，2, ···，!〇次采样的输出电流，并 根据U(k)和I(k)计算P(k); 52 :判断U (k)是否小于Um，如是，则进入步骤S3,如否则进入步骤S4,其中，Um为光伏 电池的输出特性曲线的最大功率点处的电压； 53 :采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输出电压为Um，进入步骤S6 ; 54 :采用扰动观察法进行最大功率点追踪，具体为，设置标志位为flag，步长方向系数 为 J·，第 i 级步长为 Vstep[i] (i = 1，2, 3)，并计算 dP，dU，其中，dP = P(k)-P(k-1)，dU = U (k) -U (k-1)，对dP进行条件判断： 541 :若dP>0,则进一步对dU进行条件判断： 5411 :若dU>0,则令flag值加 l，j = 1，若flag值为3,则将i值加1，进入步骤S5,若 flag值不为3,则保持步长不变，进入步骤S5 ; 5412 :若dU彡0,则令flag值为0, j = -1，则将i值减1，进入步骤S5 ; 542 :若dP < 0,则进一步对dU进行条件判断： 5421 :若dU〈0,则令flag值加 l，j = 1，若flag值为3,则将i值加1，进入步骤S5,若 flag值不为3,则保持步长不变，进入步骤S5 ; 5422 :若dU彡0,则令flag值为0, j = -1，则将i值减1，进入步骤S5 ; 55 :计算依据步骤S4选取的步长所修正后的电压Vmpp : Vmpp = VmpO+jXVstep[i], 其中，VmpO为系统启动时光伏电池的初始电压； S6:控制所述系统的输出电压为U，U值为步骤S3得到的Um或步骤S5得到的Vmpp，并 返回继续执行步骤Sl ; 其中，Vstep[3] = 10XVstep[2] = 100XVstep[l]。2. 根据权利要求1所述的基于三级步长的最大功率点实现方法，其特征在于， Vstep [1]的值按下式计算确定：3. 根据权利要求1所述的基于三级步长的最大功率点实现方法，其特征在于，系统每 次开始运行至步骤S4时，首先进行标志位flag的清零。4. 一种基于三级步长的最大功率点实现装置，用于执行权利要求1至4任一所述的方 法，其特征在于，包括： 采样模块，用于对系统的光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样，U(k)表示第k(k =0, 1，2, ···，!〇次采样的输出电压，I (k)表示第k(k = 0, 1，2, ···，!〇次采样的输出电流， 并根据U(k)和I(k)计算P(k); 功率追踪选择模块，用于判断U (k)是否小于Um，如是，则启动恒压法追踪模块，如否则 启动扰动观察法追踪模块； 恒压法追踪模块，用于执行步骤S3的采用恒压法进行最大功率点追踪，追踪得到的输 出电压为Um，并将Um输出至控制输出模块； 扰动观察法追踪模块，用于执行步骤S4及S5,采用三级步长对最大功率点电压进行追 踪，并计算选取的步长所修正后的电压Vmpp ; 控制输出模块，用于控制所述系统的输出电压为Um或Vmpp。
【专利摘要】本发明提供了一种基于三级步长的最大功率点实现方法，该方法在追踪最大功率点过程启动时，当远离最大功率点时，优先检测选择是否采用恒定电压法进行快速追踪，提高系统快速追踪特性，当靠近最大功率点时，采用三级可变步长的扰动观察法，根据设置的扰动方向标志位对不同的扰动步长进行选择，进行最大功率的精确追踪。该方法具有以下优点：该方法可以适用外部环境恶劣变化的情况下，防止误判；该方法相对于电导增量法，控制运行简单，对硬件要求低；该方法可以实现追踪的快速性及精确性。
【IPC分类】G05F1/67
【公开号】CN105159387
【申请号】CN201510549615
【发明人】张佑鹏
【申请人】江苏金智科技股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日