[发明专利]单级式光伏逆变器的MPPT控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏逆变器的MPPT控制方法，尤其是一种适用于单级式光伏逆变器的MPPT控制方法。

背景技术

目前在光伏逆变器领域中，对其进行最大功率点追踪的MPPT控制方法通常为以下两种：

一、固定电压法：

由光伏电池板的特性可知，当温度一定时，其最大功率点分布在一固定电压的两侧，一般为0.78倍开路电压，如附图1所示。利用这一特性，让逆变器工作电压在PV开路电压的0.78倍时，即近视工作到最大功率点。

二、扰动观察法：

扰动观察法即利用电压扰动，观察功率，如附图2所示，这是并网逆变器中应用较多的一种方法，也称为爬山法，其周期性的变化PV电压，然后利用当前周期的电压V（n）和电流I（n）来计算此时的功率P（n），并与上一周期的功率P（n-1）相比较，若功率增大，则下一周期就相同方向继续变化PV电压，若功率减小，则下一周期就往相反方向变化PV电压。其中，传统的扰动观察法中每次PV电压的变化步长为固定值，此值的选取需兼顾光伏发电系统的动态响应和稳态控制精度。变步长的扰动观察法中每次PV电压的变化步长为根据功率变化情况确定的2到5个既定值。

对于固定电压法，由于环境温度等因数会影响到光伏电池板的最大功率点处的电压值，所以采用固定的电压方法就不能完全跟踪到光伏电池板的最大功率点，存在功率损失。

对于扰动观察法。一方面由于其扰动的步长是固定的，所以在最大功率点出会存功率的来回振荡，存在功率损失，并且在外界环境急剧变化时，有时候会存在误判的情况，从而不能跟踪到最大功率点；另一方面其扰动步长的选取对MPPT效率及跟踪速度影响较大，和系统的动态响应和稳态控制精度相关性较大，一般扰动步长需要工程整定，故适应性较差，不能达到任何环境最优化。

另外，传统的MPPT控制方法都是基于条件判断导向，其扰动量及扰动方向都是通过逻辑判断语句实现流程的控制，且传统的MPPT控制方法都是在两级式逆变器中DC-DC变换环节实现的，而对于大功率的逆变器而言，大多数都是单级式逆变器，即没有DC-DC变换环节，因而上述方法并不适用于单级式逆变器。

发明内容

本发明的目的是提供一种在单级式光伏逆变器的DC-AC变换环节中实现、具有良好抗干扰能力和鲁棒性的单级式光伏逆变器的MPPT控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种单级式光伏逆变器的MPPT控制方法，用于控制与光伏电池板相连接的单级式光伏逆变器以实现光伏电池板的最大功率点追踪，该方法采用两级PI调节器在单级式光伏逆变器中的DC-AC变换环节实现；其包括：

（1）按周期采样光伏电池板的输出电压平均值、输出电流平均值；

（2）根据当前周期所采样到的光伏电池板的输出电压平均值、输出电流平均值和前一周期所采集到的光伏电池板的输出电压平均值、输出电流平均值计算出光伏电池板的功率变化量ΔP和光伏电池板的电压变化量ΔU；

（3）将-(ΔP/ΔU)作为反馈量赋值给第一级所述的PI调节器，将0作为目标量赋值给第一级所述的PI调节器；

（4）计算得出第一级所述的PI调节器的输出量；

（5）将当前周期所采样得到的光伏电池板的输出电压平均值作为反馈量赋值给第二级所述的PI调节器，将第一级所述的PI调节器的输出量作为目标量赋值给第二级所述的PI调节器；

（6）计算得出第二级所述的PI调节器的输出量；

（7）根据第二级所述的PI调节器的输出量得出DC-AC变换环节的电流指令值；

（8）根据所述的DC-AC变换环节的电流指令值控制DC-AC变换环节。

步骤（2）中，光伏电池板的功率变化量

ΔP=Vpv[n]*Ipv[n]-Vpv[n-1]*Ipv[n-1]，

光伏电池板的电压变化量

ΔU=Vpv[n]-Vpv[n-1]，

其中，Vpv[n]为当前周期所采样到的光伏电池板的输出电压平均值，Ipv[n]为当前周期所采样到的光伏电池板的输出电流平均值，Vpv[n-1]为前一周期所采样到的光伏电池板的输出电压平均值，Ipv[n-1]为前一周期所采样到的光伏电池板的输出电流平均值。

步骤（7）中，DC-AC变换环节的电流指令值

IdRef=BusCtrlPi.Out+Vpv[n]*Ipv[n]*Ks，

其中，BusCtrlPi.Out为第二级所述的PI调节器的输出量，Ks为常量。