[发明专利]应对光照强度快速变化的自适应变步长MPPT控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应变步长MPPT控制方法。

背景技术

目前光伏并网逆变器最大功率跟踪方案一般采用固定步长的功率扰动观察法，该方法步长越短，光伏系统在最大功率点附近振荡的幅度越窄，能量损失越小，但达到最大功率点需要扰动的次数就越多，所用的跟踪时间也越长，反之当步长较长时跟踪速度快，但在最大功率点附近波动幅度较大。跟踪时间较长及在最大功率点附近波动幅度较大导致能量损失严重，使跟踪效率降低。因此采用这种方法时光伏系统最大功率点跟踪的速度和稳态精度及跟踪效率难以同时保证；为了解决常规定步长扰动观察法的跟踪速度与稳态精度之间的矛盾，改进方案采用了自适应变步长的扰动观察法。现在光伏并网逆变器常用的MPPT跟踪方法流程图如图1所示。该MPPT跟踪方法的具体内容如下描述：

1）当本次功率值Pv_p等于上次功率值Pv_p1时，对直流参考电压Vdc_ref不做处理，保持上次Vdc_ref不变。

2）当本次功率值Pv_p大于上次功率值Pv_p1时，对以下两种情况进行判断：

a)当本次直流电压Pv_v大于上次直流电压Pv_v1时，则认为光伏逆变器工作在最大功率点左侧，电压参考值Vdc_ref=Vdc_ref+MPPT_Step，MPPT_Step为固定电压扰动步长。

b)当本次直流电压Pv_v小于上次直流电压Pv_v1时，则认为光伏逆变器工作在最大功率点右侧，电压参考值Vdc_ref=Vdc_ref-MPPT_Step，MPPT_Step为固定电压扰动步长。

3）当本次功率值Pv_p小于上次功率值Pv_p1时，对以下两种情况进行判断：

a)当本次直流电压Pv_v大于上次直流电压Pv_v1时，则认为光伏逆变器工作在最大功率点右侧，电压参考值Vdc_ref=Vdc_ref-MPPT_Step，MPPT_Step为固定电压扰动步长。

b)当本次直流电压Pv_v小于上次直流电压Pv_v1时，则认为光伏逆变器工作在最大功率点左侧，电压参考值Vdc_ref=Vdc_ref+MPPT_Step，MPPT_Step为固定电压扰动步长。

通过以上描述，采用功率观察法对直流电压进行固定步长扰动，光伏逆变器最终工作在最大功率点后，直流电压以固定扰动步长波动，导致光伏逆变器输出功率在最大功率点附近往复振荡，长时间后会造成能量损失严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种应对光照强度快速变化的自适应变步长MPPT控制方法，用以解决现有控制方法造成输出功率振荡的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：

一种应对光照强度快速变化的自适应变步长MPPT控制方法，其特征在于，步骤如下：

1)采样光伏并网逆变器直流侧的当前电压和电流；

2)计算功率值和连续两次采样值的差值，所述差值包括功率差值、电压差值和电流差值；

3)判断第一判据是否成立，所述第一判据为电压差值、电流差值分别小于第一阈值k1和第三阈值k3；若不满足第一判据，则进入大步长控制模式；

4)若满足第一判据，则判断第二判据是否成立，所述第二判据为电压差值、电流差值分别小于第五阈值k5和第七阈值k6；若不满足第二判据，则进入小步长控制模式；若满足第二判据，则进入定电压控制模式。

步骤4）中，通过判断dP/dU的正负对应确定MPPT_Step的正负，dP/dU为功率差值与电压差值的比值，MPPT_Step为调整步长值。

还包括步骤：判断第三判据是否成立，所述第三判据为当前电流等于零；若第三判据成立，则通过设置MPPT_Step使逆变器直流侧电压降低。

步骤3）中，通过设置MPPT_Step=k4*dP/dU使逆变器进入大步长控制模式，k4为第四阈值。

设置MPPT_Step后，进行步长限幅处理。

第一判据中，还包括判断功率差值小于第二阈值k2。第二判据中，还包括功率差值小于第六阈值k6。

对于变步长控制，以光伏阵列的开路电压和短路电流作为参考，定标之后的I-V、P-V和|dP/dV|-V特性曲线如图2所示；由图可知光伏阵列的dP/dV曲线有以下特点：

当dP/dV>0时：|dP/dV|-V特性曲线在最大功率点左侧；

当dP/dV=0时：|dP/dV|-V特性曲线在最大功率点；

当dP/dV<0时：|dP/dV|-V特性曲线在最大功率点右侧；