防误判状态跳转获取最大功率点方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防误判状态跳转获取最大功率点方法，属于太阳能风能最大功率点获取技术领域。
【背景技术】
[0002]无论是风能还是太阳能由于受设备成本的制约，所以在控制输出功率方面目标都是在同样的设备上输出的功率越多越好，但在设备一定的情况和某一个外部环境下设备输出的功率有个最大值，控制输出功率的控制器的目标就是让输出的功率，无限接近这个最大值。也叫最大功率跟踪器(MPPT)。
[0003]如何判断现在输出功率是否是最大功率，如果不是那么现在输出的这个功率是在最大功率点的左边还是右边，也就是控制参数应该变大还是变小才能回到最大功率点，这就是最大功率跟踪器(MPPT)主要工作。其中最核心的部分是判断现在输出功率和最大功率之间关系的方法，新能源发展的过程中现在已经形成了几种常用的方法，各个方法各有利弊，主要是根据实际工程要求在反应速度，控制器硬件成本，精度范围等等各个方面平衡折中的方法。
[0004]下面介绍一下现在常用的几种寻找最大功率点的方法:
[0005]1、爬坡法
[0006]也属于扰动观察法，也是现在最常用的最大功率跟踪(MPPT)控制方法。它先米样检测当前输出功率Pi，然后改变控制电压U，然后再采样出Pi+Ι，如果输出功率变大即Pi+l>Pi那么说明控制电压调节方向正确，输出功率在向最大功率点方向靠近，那么继续安这个方向变大控制电压。如果Pi+l〈Pi说明调大控制电压U后输出功率变小了，控制电压的调节方向错误了，这样就要反向调节控制电压，把控制电压U变小，使输出功率向最大功率点靠近。
[0007]所有控制电压变化方向和输出功率变换逻辑关系如下:
[0008]当控制电压U变大时，通过采样计算如果输出功率也变大，那么控制电压变化方向正确，控制电压将继续变大。
[0009]当控制电压U变大时，通过采样计算如果输出是功率变小，那么说明控制电压变化方向是错误的，控制电压将改变方向下一步控制电压将变小。
[0010]当控制电压U变小时，通过采样计算如果输出功率是变大，那么控制电压变化方向正确，控制电压将继续变小。
[0011]当控制电压U变小时，通过采样计算如果输出是功率变小，那么说明控制电压变化方向是错误的，控制电压将改变方向下一步控制电压将变大。
[0012]把上述过程中的状态量化为:
[0013]控制电压变大设为I，变小设为0，功率变大设为1.变小设为0，如果控制电压继续上次变化的方向(上次变大继续变大，上次变小继续变小)为1，如果改变变化方向(上次变大这次变小，上次变小这次变大)为0.
[0014]所以需要调整的控制电压的变化方向实际是下面这个逻辑等式:
[0015]控制电压这次的变化(异或)输出功率这次的变化=控制电压的继续变化方向
[0016]爬坡法对硬件要求不高，比较容易实现，但存在误判，反应速度慢的缺点。
[0017]2、电导增量法
[0018]假设输出功率是控制电压的函数而且可导，
[0019]可知当功率为极大值时dP/dU = O
[0020]当dP/dU>0时控制电压U落在最大功率点控制电压的左侧，所以应该增大控制电压直到dP/dU = O
[0021]当dP/dU〈0时控制电压U落在最大功率点控制电压的右侧，所以应该减小控制电压直到dP/dU = O
[0022]虽然电导增量法判断精度高但对硬件要求高尤其是传感器计算模块要求高，所有成本高在实际工程中并不常用。
[0023]现有的寻找最大功率点方法不论是各种导数法还是各种干扰法，基本上是如果某一点的功率大于相邻两点的功率，及判断该点为最大功率点。主要都是在理想的状态下，如图4所示，方法基本都是如果Pi〈Pi+l，继续比较P1+1和P 1+2，如果P1+1>P1+2, P1+1〈P1+2再继续比较P1+3。在非理想的情况下会把局部的极点误判为全局的极点。
[0024]在现实工程中功率曲线只是在统计意义上整体服从抛物线分布，在局部离散的采样点上实际是不规则，不平滑的如图4所示。爬坡法干扰法找出的最大功率点只能保证这点的功率大于相邻两个点的功率，通过爬坡法和干扰法找出的最大功率点，很可能只是局部的最大功率点。
【发明内容】
[0025]本发明的目的是为了解决把局部最大功率点误判为全局最大功率点的技术问题，提出一种防误判状态跳转获取最大功率点方法。
[0026]一种防误判状态跳转获取最大功率点方法，包括以下几个步骤:
[0027]步骤一:确定安全区间值k ；
[0028]步骤二:根据安全区间k确定各种状态并进行编号；
[0029]步骤三:确定下一步采样的采样点的位置；
[0030]步骤四:根据条件决定跳转后的状态，得到最大功率点；
[0031]本发明的优点在于:
[0032](I)本发明明确的提出了局部极值的干扰存在；
[0033](2)本发明解决了存在局部极值干扰情况下寻找极值点的方法。
[0034](3)本发明提出了并抽象出了判断功率最大值的过程中实际存在的各种可能状态及各种状态的逻辑关系。
[0035](4)通过各种逻辑关系直接的进化过程使得判断功率最大点的工作在工程应用中很方便通过各种程序得以实现大大简化和清晰了判断存在局部干扰的最大值的过程。
【附图说明】
[0036]图1是所有状态定义方法；
[0037]图2是条件状态跳转；
[0038]图3是当K = 2时的所有状态
[0039]图4是理想状态下的离散极值。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0041]本发明是一种新的最大功率寻找方法，即状态跳转法，它首先不是把寻找最大功率点看成一个连续的采样比较流程，而是把最大功率寻找分解成为η个离散的状态，新采样的值和现在的状态中的最大功率值比较，然后确定下一步跳转的状态，和下一步应该采样值。η个离散状态的定义是根据K值来确定的。
[0042]所以在确定最大功率相邻采样范围K的值后，即保证找出的最大功率点在左右K个采样点范围必须是最大的。就能确定出这个K值下的状态图。状态图的含义是在+κ，-κ范围内即2Κ范围内最大值有可能处于什么位置，根据最大值的位置可以确定下一步需要采样的值。这样在确认了 K值后就能把所有需要做的判断比较和下一步的需要的工作确认了。被确认的新的功率采样值只需要和已确认的K区间内的最大值比较，根据比较结果在各种状态中跳转，跳转到结束状态是完成最大功率的寻找。
[0043]本发明的方法非常适合在数字电路中的采样，和计算机程序来做判断的最大功率点寻找。当K= I时就是爬坡法或干扰法，为了避免误判可以增大K值，但也会增加计算量，所以工程中需要根据各个需要对降低误判率和增加的计算量之间做个平衡和折中。
[0044]本发明是一种防误判状态跳转获取最大功率点方法，包括以下几个步骤:
[0045]步骤一:确定安全区间值k
[0046]根据需要和计算量的平衡取合适安全区间值k，因为k值的确定意味着，如果通过电压U控制输出功率，那么通过这个方法确定的最大功率的控制电压&的左边的k个取样电压控制的功率也就是比Ugmg大的k个U控制的功率肯定比Ugmg