[发明专利]一种基于功率步进扰动的最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能分布式可再生新能源发电技术领域，具体涉及一种基于功率步进扰动的最大功率点跟踪方法。

背景技术

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。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。

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、短路电流法等等，但是这些方法各有其优缺点及适用范围。定电压法利用光伏电池的最大功率点电压与其开路电压的比值为一常数（大约为0.78）这一特性，控制光伏阵列的输出电压满足0.78倍的开路电压即可。该方法控制简单，易于实现，跟踪速度快，但在外界环境变化导致开路电压发生变化时，光伏电池的输出功率会偏离最大功率点。扰动观察法是利用光伏阵列P-V特性曲线的单峰值特性，扰动光伏阵列的输出电压或电流，观察光伏阵列输出功率的变化，根据功率变化的趋势连续改变扰动电压或电流方向，使其工作在最大功率点处。该方法控制简单，对检测元件要求不高，但会造成震荡和误判。增量电导法也是利用其P-V曲线的单峰值特性，令dP/dV=0，及因此将作为判断最大功率点的条件。该方法控制精确，响应速度快，但算法复杂，对检测元件要求较高，也会出现震荡和误判现象。

最大功率点跟踪算法采用数字化的形式实现时，有些算法的数字化会对最大功率点跟踪性能造成一些影响，在某些情况下甚至会使最大功率点跟踪失效，在不考虑噪声干扰的情况下，量化误差是造成数字化最大功率点跟踪算法失效的原因之一。所以需要寻找一种最大功率点跟踪方法以便解决采样量化误差对最大功率点跟踪的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于功率步进扰动的最大功率点跟踪方法，在阵列电压稳定的前提下，对逆变器输出功率进行步进增加，观察阵列电压是否在稳定工作区域，解决了现有最大功率点跟踪方法量化误差造成算法失效的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于功率步进扰动的最大功率点跟踪方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：建立单级式光伏并网发电系统的稳态阻抗模型；

步骤2：建立单级式光伏并网发电系统的动态数学模型；

步骤3：分析单级式光伏并网发电系统的稳定性；

步骤4：在稳定性分析基础上实现最大功率点跟踪。

本发明的特点还在于，

其中的建立单级式光伏并网发电系统的稳态阻抗模型，具体按照以下步骤实施：

单相系统理想情况下稳态输出有功功率P_1P表示为：

P_1p=λI_iV_g，

其中，I_i与V_g分别为并网电流与电网电压的有效值，λ为功率因数；以η表示并网逆变器的工作效率，则系统直流滤波电容C后面部分的电路等效阻抗R_1P表示为：

R1p=Vpv2P1p/η=ηVpv2λIiVg,]]>

式中，V_PV等于直流母线电压；

三相系统理想情况下其输出有功功率P_3P表示为：