专利名称：光伏电池最大功率点输出的跟踪方法
技术领域：
本发明涉及一种追踪光伏电池最大功率点输出的方法，属于光伏发电领域。
背景技术：
随着能源紧缩与低碳经济的发展，光伏发电技术得到广泛的重视与应用。光伏电池的输出功率随着日照强度、环境温度的变化发生非线性的变化，为了使光伏电池输出最大功率，提高利用率，许多理论研究及工程开发人员提出了最大功率点跟踪的概念。目前最大功率点跟踪的基本控制策略有扰动观察法、电导增量法、开路电压法、模糊控制法等。电导增量法是其中使用得比较多的一种方法，由于它基于数学算法，因此不会发生方向误判的情况，日照情况变化时能以平稳方式进行追踪。但与大多数算法一样，传统的电导增量法以固定步长追踪最大功率点，存在着速度慢，效率低的缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有最大功率点跟踪算法的缺点提供一种速度更快、更有效率的跟踪方法。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案
本发明是一种光伏电池最大功率点输出的跟踪方法，是以电导增量法为基础的一种变步长改进算法，其特征在于以0. 6 。作为分界点，在其两侧使用不同的步长，并且在连续两次电压改变方向相同时步长加倍，主要包括如下步骤
步骤101 设置a，b，AU。其中a>b>0。Δ U为单位电压扰动值；
步骤102 设置电压扰动倍数K，定义标识符flag=0 ；
步骤103 检测光伏电池的开路电压Uoc ；
步骤104 检测光伏电池的工作电压U，工作电流I ；
步骤105 当U<0. 6U0C时跳至步骤106，否则跳至步骤107 ；
步骤106 给电压扰动倍数K乘上一个系数a ；
步骤107 给电压扰动倍数K乘上一个系数b ；
步骤108 :dU=0时跳至步骤109，否则跳至步骤110 ；
步骤109 :dl=0时跳至步骤120，否则跳至步骤112 ；
步骤110 1+( dl / dU)*U=0时跳至步骤120，否则跳至步骤111 ；
步骤111 1+( dl / dU)*U>0时跳至步骤113，否则跳至步骤114 ；
步骤112 :dl>0时跳至步骤116，否则跳至步骤115 ；
步骤113 增大电压输出，增大值为Δ U*K，同时标识符flag加1 ；
步骤114 减小电压输出，减小值为Δ U*K，同时标识符flag减1 ；
步骤115 减小电压输出，减小值为Δ U*K，同时标识符flag减1 ；
步骤116 增大电压输出，增大值为Δ U*K，同时标识符flag加1 ；
步骤117 :flag=2时跳至步骤119，否则跳至步骤118 ；步骤118 :flag=-2时跳至步骤119，否则跳至步骤120 ； 步骤119 电压扰动倍数K增大为原来的2倍；
步骤120:令光伏电池输出电压U(t)等于上一控制周期采样值U (t-Ι),输出电流 I(t) =I (t-Ι)，返回步骤 102。本发明的有益效果在于避免在最大功率点附近摆动，并且能根据光伏电池的输出电压调整跟踪步长，加快跟踪速度。
图1为本发明采用的光伏电池最大功率点输出的跟踪方法的原理示意图。图2为本发明采用的光伏电池最大功率点输出的跟踪方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
图1为本发明采用的光伏电池最大功率点跟踪方法的原理示意图。如图所示，由于光伏电池最大功率点的电压理论上约为0. 8倍的开路电压Uoc，因此本发明使用0. 6U0C作为分界点，通过比较光伏电池工作电压U与此值的关系来判断此时的工作点是否已经接近最大功率点。若尚未接近，即工作在范围1内，则采用一个较大的步长；若已经接近，即工作在范围2或3内，则采用较小的步长。并且在连续两次电压改变方向相同时步长加倍，以加快跟踪速度。由于光伏电池输出功率P=U*I，故dP/dU= d(UI)/dU=I+ (dl / dU)*U。由图1 可知，dP/dU=0，即1+ (dl / dU)*U=0时，U=Umax，光伏电池工作在最大功率点；dP/dU >0时， 即 1+ (dl / dU)*U>0 时，U<Umx ;dP/dU <0，即 1+ (dl / dU)*U<0 时，U> UMX。由于 dU 是分母，首先判断dU是否为0，如果dU=0，dl=0，则认为找到了最大功率点，不用进行调整；如果 dU=0，dl ^ 0，则根据dl的正负来调整电压；如果dU兴0，dl兴0，则依据上述的关系调整光伏电池的输出电压，来实现最大功率点的追踪。图2为本发明采用的光伏电池最大功率点输出的跟踪方法的流程图。如图所示， 该方法是一种改进的变步长的电导增量法。步骤101中，设置a，b，Δ U，其中a>b>0，Δ U为单位电压扰动值。步骤102中，设置电压扰动倍数K，并且定义标识符flag=0。步骤103中， 检测光伏电池的开路电压U『步骤104中，检测光伏电池的工作电压U及工作电流I。步骤105中，选取0. 6 。作为判断是否接近最大功率点的分界点，U<0. 6 。时跳至步骤106，设置一个较大的步长；否则跳至步骤107，设置较小的步长。步骤106中，给电压扰动倍数K乘上一个系数a。步骤107中，给电压扰动倍数K乘上一个系数b。步骤108中，判断dU是否为0，如果dU=0，跳至步骤109，否则跳至步骤110。步骤109中，判断dl是否为0，若dl=0， 则认为找到了最大功率点，跳至步骤120，否则跳至步骤112。步骤112中，判断dl的正负， 以此来调整电压输出，dl>0时跳至步骤116，增大电压输出，且增大值为Δ U*K，同时标识符 flag加1 ；否则跳至步骤115，减小电压输出，且减小值为Δ U*K，同时标识符flag减1。步骤110中，判断1+( dl / dU)*U是否为0，若为0说明光伏电池工作在最大功率点，不需作调整，跳至步骤120 ；否则跳至步骤111。步骤111中，判断1+( dl / dU)*U的正负，1+( dl / du)*u>0，说明当前工作点在最大功率点左侧，需要增大电压输出，此时跳至步骤113，增大电压输出，且增大值为AU*K，同时标识符flag加1 ；否则说明工作在最大功率点的右侧，需要减小电压输出，此时跳至步骤114，减小电压输出，且减小值为Δ U*K，同时标识符flag 减1。步骤117中，判断标识符flag的值，flag=2说明连续两次扰动方向一致，距离最大功率点还比较远，需要加大扰动步长，加快追踪速度，此时跳至步骤119 ；否则跳至步骤118。 步骤118中，flag=-2时情况同步骤117，跳至步骤119，否则跳至步骤120。步骤119中，将电压扰动倍数K增大为原来的2倍。步骤120中，令光伏电池输出电压U (t)等于上一控制周期采样值U (t-Ι)，输出电流I(t)=I (t-1)，返回步骤102，重新赋值。
权利要求
1.光伏电池最大功率点输出的跟踪方法，其特征是使用0.6 。作为分界点，通过比较光伏电池输出电压U与此值的关系来判断此时的工作点是否已经接近最大功率点，若尚未接近，则采用一个较大的步长，若已经接近，则采用较小的步长；并且在连续两次电压改变方向相同时步长加倍，以加快跟踪速度；通过判断dP/du是否为0来判断是否到达最大功率点，通过dP/du的正负来判断工作在最大功率点的左侧或者右侧，从而确定电压改变的方向。
2.根据权利要求1所述的光伏电池最大功率点输出的跟踪方法的流程图，其特征在于包括如下步骤步骤101 设置a，b，AU ；其中a>b>0，AU为单位电压扰动值；步骤102 设置电压扰动倍数K，定义标识符flag=0 ；步骤103 检测光伏电池的开路电压Uoc ；步骤104 检测光伏电池的工作电压U，工作电流I ；步骤105 当U<0. 6U0C时跳至步骤106，否则跳至步骤107 ；步骤106 给电压扰动倍数K乘上一个系数a ；步骤107 给电压扰动倍数K乘上一个系数b ；步骤108 :dU=0时跳至步骤109，否则跳至步骤110 ；步骤109 :dl=0时跳至步骤120，否则跳至步骤112 ；步骤110 1+( dl / dU)*U=0时跳至步骤120，否则跳至步骤111 ；步骤111 1+( dl / dU)*U>0时跳至步骤113，否则跳至步骤114 ；步骤112 :dl>0时跳至步骤116，否则跳至步骤115 ；步骤113 增大电压输出，增大值为Δ U*K，同时标识符flag加1 ；步骤114 减小电压输出，减小值为Δ U*K，同时标识符flag减1 ；步骤115 减小电压输出，减小值为Δ U*K，同时标识符flag减1 ；步骤116 增大电压输出，增大值为Δ U*K，同时标识符flag加1 ；步骤117 :flag=2时跳至步骤119，否则跳至步骤118 ；步骤118 :flag=-2时跳至步骤119，否则跳至步骤120 ；步骤119 电压扰动倍数K增大为原来的2倍；步骤120:令光伏电池输出电压U(t)等于上一控制周期采样值U (t-Ι),输出电流 I(t) =I (t-Ι)，返回步骤 102。
全文摘要
本发明属于光伏发电领域，公开了一种光伏电池最大功率点输出的跟踪方法。本方法使用0.6UOC作为分界点，通过比较光伏电池工作电压U与此值的关系来判断此时的工作点是否已经接近最大功率点。若尚未接近，则采用一个较大的步长；若已经接近，则采用较小的步长。连续两次电压改变方向相同时，步长加倍，以加快跟踪速度。通过判断dP/dU是否为0来判断是否到达最大功率点，通过dP/dU的正负来判断工作在最大功率点的左侧或者右侧，从而确定电压改变的方向。本发明避免了在最大功率点附近摆动，并且能根据光伏电池的输出电压调整跟踪步长，加快跟踪速度。
文档编号H02N6/00GK102193561SQ20111009542
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月17日 优先权日2011年4月17日
发明者王晓飞 申请人:北京诚创科星科技有限公司