[发明专利]光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法，属于新能源发电控制系统的技术领域。

背景技术

独立光伏发电系统自带储能环节，主要解决偏远无电地区的供电问题；并网光伏发电系统直接与电网相连，如同一个小型分布式发电站，将采集到的电能馈入电网。

光伏电池利用光电效应产生电流，电压-电流曲线如图2所示，图中V-I曲线为伏-安特性曲线，V-P曲线为功率曲线。由图2可知，在某一特定环境下，每块光伏电池板有1个最大功率点P_max，要想提高光伏系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程称之为最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。目前，光伏发电系统的应用日渐增多，但系统造价仍居高不下，转换效率也较低，因此，通过控制光伏电池板输出电功率使光伏电池板按MPPT工作，提高系统效率，从某种意义上说相应地降低了系统成本，从而促进光伏发电产业的发展。

传统MPPT算法主要有：恒定电压控制法、扰动观察法、增量电导法等。

①恒定电压法：在温度变化不大的情况下，光伏电池输出最大功率点处对应的电压值近似不变，因此，恒定电压法把光伏电池输出电压控制在某一电压值，使光伏电池输出最大功率。但是当外界环境变化时系统难以进行准确的最大功率点跟踪，从而造成控制系统适应性较差。

②增量电导法：由光伏电池V-P曲线可知，光伏电池在最大功率点处dP_max/dV＝I+V*dI/dV＝0，则有dI/dV＝-I/V。增量电导法以此为判断最大功率点的条件，通过改变变换器功率管的占空比，达到最大功率点跟踪。增量电导法需要较高精度的传感器对光伏电池输出电压、电流进行采样，同时控制算法较复杂，系统成本较高。

③扰动观测法：扰动观测法通过改变光伏电池输出电压调节输出功率，采样并计算当前输出功率P_n，与上次采样得到的功率P_n-1进行比较，若P_n大于P_n-1，则继续同方向增大(或减小)输出电压，反之则减小(或增大)输出电压。扰动观测法较之增量电导法更简单，实现更方便，且与初始参数无关。但是扰动观测法在跟踪稳定时，在最大功率点附近振荡运行，同时扰动观测法需要对光伏电池输出电压、电流进行采样，并且需要将采样结果进行相乘计算功率，增加了控制器运算负担。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法，适用于电流型并网光伏发电系统或具有蓄电池充电环节的独立光伏发电系统，本方法仅以变换器输出电流作为参考值，只需判断前后两次电流的大小进行最大功率点跟踪，具有跟踪速度快、稳定性好、算法简单、所需检测器件少、精度要求不高等优点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法，其特征在于控制步骤如下：

步骤1：用微处理器作为光伏系统最大功率点跟踪控制器，检测光伏发电系统中变换器的输出电流；

步骤2：该微处理器计算当前输出电流采样值I_k与前一控制周期输出电流采样值I_k-1之差ΔI＝I_k-I_k-1：

若ΔI＝0，

则控制量M不作任何修改，结束。

若ΔI≠0，

则判断ΔI是否大于0；

步骤3：根据步骤2的判断结果：

若ΔI＞0，

则检查控制标志DIR是否等于0；

步骤4：根据步骤3的判断结果：

若DIR＝0，

则M＝M+ΔM，结束；

否则M＝M-ΔM，结束；

步骤5：根据步骤4的判断结果：

若ΔI＜0，

则检查控制标志DIR是否等于0；

步骤6：根据步骤5的判断结果：

若DIR＝0，

则M＝M-ΔM，DIR＝1，结束；

否则M＝M+ΔM，DIR＝0，结束。

附图说明

图1是本发明的所述光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法流程图

图2是光伏电池电压-电流曲线和电压-功率曲线图

图3是电流型并网光伏发电系统图

图4是独立光伏发电系统图

图5是最大功率跟踪时逆变器输出最大功率曲线图