[发明专利]基于导纳最优法的光伏并网逆变器MPPT系统

说明书

一、技术领域

本发明属于光伏并网系统，具体而言是基于导纳最优法的光伏并网逆变器MPPT系统。

二、背景技术

光伏并网系统的稳定性、成本、效率等很大部分取决于光伏并网逆变电源。电源的品质如对电网污染严重、波形畸变等决定电网是否可以接受。因为太阳能光伏组件的效率很低(国内、外的效率都是15％左右)，而且材料成本较高，这是光伏发电不能像太阳能热水器一样普及的根本原因。举一例子：一个家庭的负载容量是2KW，而目前的太阳能光伏组件的价格大约是15元人民币/瓦，这样就是太阳能光伏组件一项就需要3万元人民币，这个价格对于大多数的家庭来说是很高的，所以就需要能让太阳能光伏组件在同样的日照和温度下尽可能多的输出电能，从而节约太阳能光伏系统的成本，这样在理论和实践上就提出了最大功率点跟踪(MPPT-Max Power PointerTracking)的问题。光伏电池板提升效率的空间和可能性目前尚属于未知数，但是通过技术创新可以实现光伏并网系统向高效低成本方向发展，如利用导纳最优方法提升MPPT跟踪效果，可以比目前太阳能利用系统利用效率提高20％左右。所以，一款高效低成本的光伏并网系统示范工程能极大推动光伏并网发电事业的发展。

由于太阳能光伏组件U-I的强烈的非线性和受温度的影响很大，这样就使得最大功率点跟踪(MPPT)的实现变的非常复杂，而目前日本、美国和欧洲主要采用的方法是电导增量法(Incremental Conductance Algorithms)，这种方法实现的最大优点是当太阳电池上的照度发生变化时，其输出端电压能以平稳的方式跟随其变化，电压晃动相对扰动法较小，像德国壳牌公司，日本的京瓷公司就是采用的这种方法实现的，但它明显的不足就是算法非常的复杂，在跟踪的过程中需要花费相当多的时间去执行A/D转换，这对微处理器在控制上会造成相当大的困难。国内主要采用的是扰动观察法P&O(Perturb&Observe Algorithms)，此法最大的特点在于模块化控制回路，跟踪法则简明，容易实现，缺点是只能在最大功率点附近震荡运行，导致部分功率损失，初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较大的影响，有时会发生程序运行的失序(“误判”)现象。国内的单位像合肥工业大学能源研究所等多采用这种方式实现。

由于太阳能光伏组件U-I强烈的非线性和受温度的影响很大，这样就使得实现MPPT变得非常复杂，而目前日本、美国和欧洲主要采用电导增量法(IncrementalConductance Algorithms)，国内主要采用的是扰动观察法P&O(Perturb&ObserveAlgorithms)、其它还采用干扰观测法、模糊逻辑控制和最优梯度法、“上山法(一阶差分法)”等，但是上述方法在控制精度、稳定性和运算难度方面均有不足，在实际运用中，要么对硬件要求高，要么出现程序失序现象，不能保证MPPT系统的正常运行。

三、发明内容

为了解决现有技术中出现的问题，本发明提出一种技术方案：

本发明创造结合电导增量法和模糊控制法的优点，研发了基于导纳最优法的光伏并网逆变器MPPT系统，建立模糊化的传递函数和反模糊化判决。通过光伏阵列P-U曲线求出光伏阵列Pmax，快速跟随电压电平变化，不要求很复杂化的算法，能够快速追踪太阳能电池最大功率，并可以很好地适应各种场合对光伏系统MPPT控制的要求，试验证明此方法，较电导增量法具有更好的兼容不同系统和快速等效果。

本发明的有益效果：

经过大量的实验与测试，显示其实时性和动态性能非常好，而且跟踪稳定，不会出现误判现象，跟踪精度高达99％。

四、附图说明

图1是本发明的光伏阵列伏安特性及MPPT寻优曲线。

图2是本发明的高效低成本并网技术路线图。

图3是本发明的并网逆变原理图。

图4是本发明的光伏并网电源系统组织框图。

图5是本发明的并网逆变智能控制图。

图6是本发明的光伏并网系统控制用参考电流提取算法。

图7是本发明的交替型Boost功率因数校正电路。

图8是本发明的交替型Boost功率因数校正电路的四个工作状态。

五、具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明创造作进一步说明：