[发明专利]一种基于切线角的变步长光伏MPPT控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，更具体地，涉及一种基于切线角的变步长光伏MPPT控制方法。

背景技术

光伏发电作为一种可再生的清洁能源，在世界范围内受到高度重视且发展迅速。在光伏发电系统中，光伏电池利用光生伏特效应将光能转化为直流电能，然后通过电力电子变换器将直流电能转化为负载需要的各种形式的电能。然而光伏发电系统向电网输送的功率随着光照强度、环境温度、输出阻抗及负载的变化而变化，其输出特性表现出强烈的非线性。因此控制接口变换器使光伏发电系统能连续稳定地向电网输出最大功率是非常必要的。

目前，光伏最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)控制方法主要有定电压跟踪法、智能算法、电导微增率法(INC)、扰动观察法(P&O)等。其中，定电压跟踪法虽然可以快速地定位到最大功率点附近，但精度较差。智能算法能很好地处理非线性问题，但过于依赖操作人员的经验且需要长时间训练。电导微增率法精度较高，但速度慢。扰动观察法因其简单、易实现等优点已经得到广泛的运用，但由于其采用固定的扰动步长，步长的大小决定了它的跟踪速度，步长越大速度越快、但精度越差，反之亦然，难以同时获得较高的响应速度和跟踪精度。

为了能同时兼顾速度和精度，变步长算法应运而生。变步长算法通常包括两个重要参数：速度因子和最大步长。大多数变步长算法用P-u曲线的导数P′(u)作为决定步长的基础参数，然而，由于P′(u)在最大功率点两侧的数学特性差异较大，因此该算法中的最大步长及速度因子较难确定。如果设计不当，则容易产生死区，导致MPPT失败。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于切线角的变步长光伏MPPT控制方法，有效解决了现有变步长控制方法中最大步长选择困难，以及容易因参数设计不当导致MPP右侧跟踪不收敛或产生死区的问题，能同时兼顾最大功率点跟踪的速度和精度，准确快速地跟踪到光伏阵列输出的最大功率点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种变步长光伏MPPT控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）获取光伏电池的功率-电压特性曲线；

（2）由功率-电压特性曲线，得到速度因子N_L＝1-cosθ，其中，为功率-电压特性曲线的切线角，P为光伏电池的输出功率，u为光伏电池的输出电压；

（3）由速度因子N_L得到步长D_i为：

Di=Dmax-Dmax·cos[arctan(dPdu|u=ui-1)],]]>