[发明专利]一种快速自适应步长的光伏阵列最大功率点跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏阵列最大功率点跟踪方法，尤其是涉及一种快速自适应步长的光伏阵列最大功率点跟踪方法。 

背景技术

最大功率点跟踪(MPPT)技术几乎是光伏系统中最重要的一部分。在恒定电压法、扰动观察法（Perturb and Observe，简称P&O）、导纳增量法（Incremental Conductance，简称IncCond）等经典方法基础上，已提出了大量改进的MPPT方法并加以应用。其中，为克服最大功率点跟踪速度与精度的矛盾，自适应步长法应运而生。 

近来，A.K.Abdelsalam在文献“High-performance adaptive perturb and observe MPPT technique for photovoltaic-based microgrids”（IEEE Transactions on Power Electronics，26(4)，2011）提出由光伏阵列两个连续功率信号的差值ΔP产生自适应扰动，他定义自适应步长v_{step_1}=M×|ΔP|。其中，M值为实验确定的常数，|ΔP|表示功率信号的差值|P_i-P_i-1|。K.‐J.Lee在文献“An adaptive maximum power point tracking scheme based on a variable scaling factor for photovoltaic systems”（IEEE transactions on Energy conversion，27(4)，2012）则将公式变形，得到dP_max=I×dU+U×dI，定义自适应步长v_{step_2}=M×|I×dU+U×dI|。这两种自适应步长的选取，实质上是v_step=M×|dP/dU|的变形，可保证在距离最大功率点较远的位置时，自适应步长v_step较大；而在最大功率点附近时，自动减小步长v_step，以消除最大功率点附近因大步长引起的振荡，提高了跟踪精度。但该自适应步长v_step受光伏特性曲线P-V曲线斜率影响大，当P-V曲线斜率较大时，自适应步长v_step较大；当P-V曲线斜率较小时，自适应步长v_step较小，这就限制了它的跟踪速度。 

A.Ahmed在文献“A Fast PV Power Tracking Control Algorithm With Reduced Power Mode”（IEEE transactions on Energy conversion，28(3)，2013）中将公式 变形，定义其中max(|dU/dI|)表示对实验产生的一组|dU/dI|数据取最大值。靠近最大功率点的过程中(dP/dU>0)，当U增加时，|dU/dI|减小，而|U/I|增加，导致自适应步长v_step减小，直到在最大功率点处|dU/dI|=|U/I|，保证自适应步长v_step=0。但是该方法在解决跟踪速度和跟踪精度这一对矛盾时，依然未能提出有效的策略。 

2013年3月公开的专利“一种用于光伏阵列步长快速自适应的最大功率点跟踪方法”，针对上述问题，提出以下策略：定义自适应步长 

v_{step_4}=Δv_max×ln(|dP/dV|+1)/ln(|dP/dV|+1)+1，满足在P-V曲线斜率较大时，自适应步长v_step较大；当P-V曲线斜率较小时，依然能保持相对较大的自适应步长v_step，直到到达最大功率点邻域U(P_max,ε)内，才开始迅速减小步长，从而在保证跟踪精度的同时，提高了跟踪速度。 

那么，如何由定性分析转化为定量分析，确定一个较小的最大功率点邻域U(P_max,ε)，成为在保证跟踪精度的同时，进一步提高跟踪速度的关键，同时也成为本发明的重点。 

发明内容

本发明所要解决的是提供一种在保证跟踪精度的同时，进一步提高跟踪速度的快速自适应步长的光伏阵列最大功率点跟踪方法。 

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种快速自适应步长的光伏阵列最大功率点跟踪方法，包含以下步骤：