具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制系统技术领域，尤其涉及一种具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪的方法。
【背景技术】
[0002]在气候变化和能源短缺的背景下，太阳能发电越来越多地受到各国政府以及企业的关注。光伏发电系统的产能效率与光伏阵列是否工作于最大功率点密不可分，最大功率点跟踪算法的精度、速度、抗干扰度都会影响光伏发电系统的运行状态。目前行业的最大功率点跟踪的方法大多为扰动观测法、电导增量法以及在其基础之上的变步长方法，上述方法均面临着如何设计步长或者求取变动步长的问题，尤其变动步长基本上都要用到功率、电压或者电流的微分值，而微分值的获取在上述方法中大部分均采用有限差分方式，如果信号数据中包含扰动量，这种方式就会要求信号的采样周期不能太小，否则就会由于信号采样周期过小导致过度的读取信号值反而增大误差范围。但是在实际的工业环境中，信号数据一定存在测量噪声扰动与野值扰动，而较大的信号采样周期反而会丢失工业过程中的信号特征状态，从而会导致系统的精度降低。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要针对上光伏系统最大功率点跟踪问题提出一种可以具有抗扰能力的跟踪与过滤并能够同时获得相应的微分信号的方法，并由此获得动态步长的计算，再引入扰动过滤后的电流值进行修正，从而实现具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪。
[0004]为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案:
[0005]—种具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪的方法，包括如下步骤:
[0006]步骤S1、采用跟踪微分装置对现场采样的具有测量噪声扰动以及野值扰动的电流、电压和功率数据进行跟踪与过滤，得到电压、功率数据的微分信号以及滤波后电流的信号，其中，所述功率数据使用直接采集的电流、电压数据相乘获得；
[0007]步骤S2、利用获得的功率、电压微分信号直接求取功率电压曲线的斜率值，利用功率电压曲线求取极大值的方法，采用上述过程获得的斜率值作为动态变步长的基准进行最大功率点的跟踪。
[0008]作为优选，步骤S2具体为:利用获得的功率微分信号DP、电压微分信号DV直接求取功率电压曲线的斜率值DP/DV，利用功率电压曲线求取极大值的方法进行最大功率点的跟踪，其为非线性曲线P = F(V)的最大值Pmax，采用迭代公式V(k+1) = V (k)+N* (DP/DV)来获取，其中，N为迭代过程中的修正因子，k为迭代次序，V(k)、V(k+1)为迭代过程中前后两次的电压，N*(DP/DV)则为迭代过程中的动态步长。
[0009]作为优选，还包括:步骤S3、采用过滤后的电流进行动态变步长修正，以实现避免功率电压曲线的斜率值在不同光照下的曲线差异过大，即:v(k+l) = V(k)+N*(DP/DV)/I(k) =￥(10+陋(1+1](10/1(10*01/1)1])，其中，1(10 为滤波后的电流。
[0010]本发明能够具有抵抗在正常采样周期的信号数据中包含测量噪声扰动与野值扰动对于最大功率点跟踪精度影响的能力，并可以根据所述方法获得的功率、电压的微分信号实时计算最大功率跟踪过程中的动态步长，再引入针对扰动过滤后的电流值进行修正，从而实现具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点的跟踪。
【附图说明】
[0011]图1是本发明具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪的方法的结构示意图；
[0012]图2是本发明具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪的方法的计算流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本发明实施例提供一种可以具有抗扰能力的跟踪与过滤并能够同时获得相应的微分信号，由此获得动态步长的计算，再引入扰动过滤后的电流值进行修正，从而实现具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪的方法，包括如下步骤:
[0014]步骤S1、采用跟踪微分装置对现场采样的具有测量噪声扰动以及野值扰动的电流、电压和功率数据进行跟踪与过滤，得到电压、功率数据的微分信号以及滤波后电流的信号，其中，所述功率数据使用直接采集的电流、电压数据相乘获得；
[0015]步骤S2、利用获得的功率、电压微分信号直接求取功率电压曲线的斜率值，利用功率电压曲线求取极大值的方法，采用上述过程获得的斜率值作为动态变步长的基准进行最大功率点的跟踪。
[0016]作为优选，步骤S2具体为:利用获得的功率微分信号DP、电压微分信号DV直接求取功率电压曲线的斜率值DP/DV，利用功率电压曲线求取极大值的方法进行最大功率点的跟踪，其为非线性曲线P = F(V)的最大值Pmax，采用迭代公式V(k+1) = V (k)+N* (DP/DV)来获取，其中，N为迭代过程中的修正因子，k为迭代次序，V(k)、V(k+1)为迭代过程中前后两次的电压，N*(DP/DV)则为迭代过程中的动态步长。
[0017]作为优选，还包括:步骤S3、采用过滤后的电流进行动态变步长修正，以实现避免功率电压曲线的斜率值在不同光照下的曲线差异过大，即:V(k+l) = V(k)+N*(DP/DV)/I(k) =￥(10+陋(1+1](10/1(10*01/1)1])，其中，1(10 为滤波后的电流。
[0018]在实际工业过程中，由于有测量噪声的存在，也会导(DP/DV)/I(k)偶尔有数值上的较大变化，可对N* (DP/DV)/I (k)的绝对值进行限幅设置。
[0019]如图1所不为本发明具有抗扰能力的动态变步长光伏系统最大功率点跟踪的方法的结构示意图。
[0020]其中:光伏阵列受到光照和温度的影响，会导致其输出的电流、电压发生变化，从而导致光伏阵列的输出功率变化。但是其功率电压特性，存在某个电压使得光伏阵列的输出功率最大，这也是光伏系统最大功率点跟踪的需求缘由。
[0021]根据图1所述，光伏阵列输出的电流1、电压V的数据采样均会受到测量噪声干扰，从而导致由电流、电压计算获得的功率P也会受到干扰，为后面的最大功率跟踪的精度以及抗干扰能力带来影响。本发明引入自抗扰控制算法中的跟踪微分装置，该装置可以根据输入信号获取该信号的微分信号，并能够输出该信号滤波后的跟踪信号，该装置的具体算法本发明不再累述，该算法共有速度因子r、采样周期h、滤波因子ho需要设计整定，具体整定过程请参阅图2的流程示意图描述。
[0022]根据图1所述，经过跟踪微分装置获得电压、功率的微分信号DV、DP以及电流的过滤后信号I，将通过图2所示的流程示意图中的计算步骤进行计算，最终获得最大功率点跟踪电压设定值，输出到控制器，从而对光伏阵列的电压进行控制，实现光伏阵列的最大功率输出。
[0023]如图2所示，图2是本发明具有抗扰能力的动态变步长光