应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点追踪方法
【专利摘要】本发明公开了应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪方法，首先对光伏阵列电压、直流母线电压、并网电流和电网电压进行采样；其次对多级式光伏发电系统进行建模，并分析得出系统的稳定性工作条件；最后对多级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪。本发明方法稳态条件下能够快速准确地实现最大功率点跟踪，仅需对阵列输出电压进行采样与观测，其实现成本低，算法简单可靠，且能有效避免母线电压崩溃现象；而且该算法不受光照强弱的影响，可以实现全功率段的有效稳态跟踪；另外不会受到采样量化误差的影响，且控制量精度越高，还可根据系统输出功率值采用变步长法实现稳态条件下的快速跟踪。
【专利说明】应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点追踪方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能分布式可再生新能源发电【技术领域】，具体涉及一种应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点追踪方法。
【背景技术】
[0002]光伏电池的输出功率特性具有很强的非线性,其最大输出功率及最大输出功率点电压与电流随着温度、光照强度、光照的不均衡度等因素变化。采用有效的最大功率点跟踪算法，才能提高光伏发电系统对光伏电池组件电能的利用率。目前，光伏发电系统实现最大功率点跟踪的方法有很多:定电压法、扰动观察法、增量电导法、智能MPPT以及很多的新型算法等等，但是这些方法各有其优缺点及适用范围，定电压法是一种开环MPPT算法，控制简单快速，但由于忽略了温度对光伏电池板输出电压的影响，因此，温差越大，定电压发的跟踪误差越大；扰动观察法具有控制概念清晰、简单、被测参数少等优点，但是电压初始值及扰动电压步长对跟踪精度与速度有较大影响；增量电导法的主要优点是控制稳定度高，当外部环境参数变化时，系统能平稳的追踪其变化，且与光伏电池的特性与参数无关，但是其对控制系统的要求较高，另外，电压初始值对系统启动过程中的跟踪性能有较大影响；智能MPPT设计过程比较复杂，不易于编程。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪方法，稳态条件下能够快速准确地实现最大功率点跟踪，仅需对阵列输出电压进行采样与观测，且能有效避免母线电压崩溃现象，而且该方法不受光照强弱的影响，可以实现全功率段的有效稳态跟踪。
[0004]本发明所采用的技术方案是，应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪方法，具体按照以下步骤实施:
[0005]步骤1:对光伏阵列电压、直流母线电压、并网电流和电网电压进行采样；
[0006]步骤2:对多级式光伏并网发电系统进行建模，并分析得出系统的稳定性工作条件;
[0007]步骤3:对多级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]其中的步骤2对多级式光伏并网发电系统进行建模，并分析得出系统的稳定性工作条件，具体按照以下步骤实施:
[0010]用可控直流电压源代表直流母线，控制其电压为母线电压给Svd_f，将DC_DC变
换器等效为理想的直流变压器，变压器变比满足& = ^7，由于Vpv随着光伏阵列的工作点
而改变，所以变压器为可调变比的，将逆变并网部分直接等效为电流源；忽略防反充二极管的压降，电容C两端的电压与光伏阵列电压相等，以iPV、L、i分别表示光伏阵列输出瞬时电流、直流滤波电容瞬时充电电流以及滤波电容后面部分电路的瞬时电流，Vpv表示光伏阵列输出瞬时电压，Pm为给定瞬时并网功率，忽略并网无功功率的影响，以P1和P2分别表示变压器原边和副边的功率，P1与P2相等，Pdc表示直流母线的功率流动量，则:
【权利要求】
1.应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤1:对光伏阵列电压、直流母线电压、并网电流和电网电压进行采样； 步骤2:对多级式光伏并网发电系统进行建模，并分析得出系统的稳定性工作条件； 步骤3:对多级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪。
2.根据权利要求1所述的应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述的步骤2对多级式光伏并网发电系统进行建模，并分析得出系统的稳定性工作条件，具体按照以下步骤实施: 用可控直流电压源代表直流母线，控制其电压为母线电压给，将DC_DC变换器等效为理想的直流变压器，变压器变比满足K= Vdcref/Vpv，由于Vpv随着光伏阵列的工作点而改
变，所以变压器为可调变比的，将逆变并网部分直接等效为电流源；忽略防反充二极管的压降，电容c两端的电压与光伏阵列电压相等，以iPV、i。、i分别表示光伏阵列输出瞬时电流、直流滤波电容瞬时充电电流以及滤波电容后面部分电路的瞬时电流，Vpv表示光伏阵列输出瞬时电压，Pm为给定瞬时并网功率，忽略并网无功功率的影响，以P1和P2分别表示变压器原边和副边的功率，P1与P2相等，Pdc表示直流母线的功率流动量，则:
3.根据权利要求1所述的应用于多级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述的步骤3对多级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪，具体按照以下步骤实施: 利用DC_DC变换器实现母线稳压控制，选用Boost电路，采用母线电压外环加电感电流内环控制，外环采用PI控制器，内环采用P控制器，利用并网逆变器实现最大功率点跟踪，在光伏阵列电压稳定工作时以一定步长给并网功率值施加一个正扰动信号，若光伏阵列电压下降速率逐渐减小并再次趋于稳定，则证明光伏阵列输出电压位于最大输出功率点电压右侧，此时继续给并网功率施加正扰动；若阵列电压下降速率逐渐增大，电压值无法稳定，则证明光伏阵列工作点在最大功率点左侧，此时对并网功率施加负扰动，使光伏阵列工作电压恢复至最大功率点电压右侧，稳定后继续以一定步长给并网功率施加正扰动使光伏阵列工作电压点趋于最大功率点电压；在光伏阵列输出电压变化过程中，不对并网功率进行改变。
【文档编号】G05F1/67GK103472885SQ201310362304
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】张琦, 孙向东, 郭列, 安少亮, 任碧莹, 杨慧 申请人:西安理工大学