基于扰动观察的最大功率点跟踪方法
【专利摘要】本发明公开的基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，首先对光伏阵列电压、电网电压和并网电流信号进行采样；其次建立单级式光伏并网发电系统的动态模型；最后对单级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪。本发明只需对光伏阵列电压进行检测，以并网参考电流幅值信号Iref作为并网逆变器输出功率的等价信号，有效地降低了采样量化误差对最大功率点跟踪算法的影响，解决了传统扰动观察法在单级式的光伏并网系统中控制策略稳定性差以及母线电压崩溃或输出功率振荡的问题。
【专利说明】基于扰动观察的最大功率点跟踪方法
【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】，涉及ー种适合单级式光伏并网发电系统的最大功率点跟踪控制策略，具体涉及ー种基于扰动观察的最大功率点跟踪方法。
【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、光照強度、光照的不均衡度等因素变化。只有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。
[0003]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、増量电导法、短路电流法等等，但是这些方法各有其优缺点及适用范围。普通的扰动观测法多为ー阶的控制策略，通过改变相关的控制量，使得光伏阵列的输出功率或ー些相关变量发生变化，通过判断变化前后这些变量在曲线上的位置确定下一步的控制方式，从而使得系统工作点逐步向最大功率点靠近。这种控制方式在双级或离线式的光伏逆变器中是可行的，但是在单级式的光伏并网系统中其控制策略稳定性差，将会导致母线电压崩溃或输出功率振荡，系统无法正常工作。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，解决了传统扰动观察法在单级式的光伏并网系统中控制策略稳定性差以及母线电压崩溃或输出功率振荡的问题，而且不受算法数字化的影响。
[0005]本发明所采用 的技术方案是:基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，具体按照以下步骤实施:
[0006]步骤1:对光伏阵列电压、电网电压和并网电流信号进行采样；
[0007]步骤2:建立单级式光伏并网发电系统的动态模型；
[0008]步骤3:对单级式光伏并网发电系统进行最大功率点跟踪。
[0009]本发明的特点还在干，
[0010]其中的步骤2建立单级式光伏并网发电系统的动态模型，具体按照以下步骤实施:
[0011]以iPV、i。、iout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表不光伏阵列输出瞬时电压，Pout为光伏阵列瞬时输出功率，则:
[0012]
【权利要求】
1.基于扰动观察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、电网电压和并网电流信号进行采样； 步骤2:建立单级式光伏并网发电系统的动态模型； 步骤3:对单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所述的基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述的步骤2建立单级式光伏并网发电系统的动态模型，具体按照以下步骤实施: 以iPV、ic> iwt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表不光伏阵列输出瞬时电压，Pout为光伏阵列瞬时输出功率，则:
3.根据权利要求1所述的基于扰动观察的最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述的步骤3对单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: (1)光伏阵列输出功率信息的获取: 由于通过电流控制器控制可使并网逆变器输出电流实时跟踪參考电流信号，且电网电压通常情况下是稳定的，所以參考电流幅值しf与并网逆变器输出功率成正比；又由于并网逆变器输出功率与光伏阵列输出功率也存在正比例关系，因此稳态情况下用參考电流幅值信号IMf代替光伏阵列输出功率的等价信号，该稳态情况是指阵列实际输出电压跟踪到參考电压后的情況； (2)光伏阵列输出电压控制: 给定电压值Vref与采样电压值Vpv的误差经过PI调节器进行调节，PI调节器的输出作为并网电流幅值的给定，通过控制并网功率对母线电压进行控制；PI调节器通过比例环节kup与积分环节kui实现；Ginv(s)是包括电流控制环节在内的并网逆变器环节，Iref是该环节给定电流信号的幅值；Iinv是并网输出电流，它与电网电压 id的乘积是并网输出功率Pwt ;Pout 与 Vpv 的关系简化为:VpV=fPVC(VPV (O)，Pout)； (3)采用扰动观察进行最大功率点跟踪: 以光伏阵列输出电压为调苄基准，根据不同的输出功率等级采用不同的扰动带宽对光伏阵列參考电压信号进行扰动，并观测对比扰动带宽内的參考电流变化以确定电压扰动的方向:VMf为光伏阵列參考电压,Vpv*光伏阵列输出电压米样信号,eviVMf与Vpv的误差信号，Vrefs是电压扰动范围内的中心点电压，dV是电压扰动量，Jmx是正向扰动带宽，LOR代表扰动方向，Im为扰动周期内得到的最大しf值，しf作为并网參考电流信号的幅值给定或有功电流信号的幅值给定；通过增量式PI控制使ev趋于0，当Vpv稳定跟踪VMf后，以Iref替代光伏阵列输出功率作为观测量；如果本次しf值大于Im值，则将此时的しf值赋给し同时把此时的电压VMf赋给VMfs，作为电压扰动的中心值，然后以VMfs为基础，继续对Vref进行dV大小的电压扰动，当扰动量dV达到扰动上限Jmx或扰动下限-Jmx时为了防止无法继续实现扰动，须对变换扰动方向；如果本次Iref值小于等于Im值，则继续对进行扰动；Jmx的大小由IMf的大小确定，由于随着功率的下降，单位IMf的变化会引起更大阵列电压的变化，随着功率的下降，扰动带宽Jmx也随之増大，以引起Iref的变化，进行观察比较，相当于变步长控 制。
【文档编号】G05F1/67GK103455081SQ201310363022
【公开日】2013年12月18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