[发明专利]一种基于多步长的光伏发电系统最大功率跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电技术领域，尤其是一种基于多步长的光伏发电系统最大功率跟踪控制方法。

背景技术

太阳能资源储量丰富，易于获取，清洁无污染，是一种重要的可再生能源，近年来已得到广泛的应用。光伏发电作为太阳能发电方式的一种，已经逐步成为太阳能利用的主要形式。与传统的发电方式相比，光伏发电具有结构简单、可靠性高、零排放、无噪声、体积小、寿命长等优点。

光伏发电系统的效率是光伏系统最重要指标之一，对光伏系统进行对大功率点跟踪是提高光伏系统的效率的重要途径，国内外许多学者提出了很多种最大功率点跟踪技术，常用的有恒压法、扰动观察法、电导增量法、其中恒压法只能在温度变换较小的范围内使用，是一种近似的最大功率点跟踪技术，跟踪精度不高。扰动观察法可以跟踪到最大功率点，但其受扰动步长的影响较大，当扰动步长较大时可以快速跟踪到最大功率点，但是在最大功率点处振荡较大；当扰动步长较小时，虽然在最大功率点处振荡较小，但是跟踪时间较长，跟踪速度不高。

经对现有技术文献的检索发现，High-performance algorithms for drift avoidance and fast tracking in solar MPPT system(Pandey，A.，N.DasgVpta and A.K.Mukerjee，High-performance algorithms for drift avoidance and fast tracking in solar MPPT system.IEEE Transactions on Energy Conversion，2008.23(2):p.681-689.)提出一种变步长扰动观察法，能较好的兼顾系统稳态性能和动态性能。但适用范围有限，并且变步长系数确定比较麻烦。A Variable Step Size INC MPPT Method for PV Systems(Fangrui，L.，et al.，A Variable Step Size INC MPPT Method for PV Systems.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2008.55(7):p.2622-2628.)讨论了一种变步长电导增量法，给出了变步长的步长公式，但该方法在外界条件剧烈变化的情况下跟踪效果不是很好，变步长工作区域很小，系统一直工作在定步长状态，稳态功率损失较大；系统都工作在变步长状态，动态跟踪速度较慢，即存在“死区”问题。A Novel Improved Variable Step-Size Incremental-Resistance MPPT Method for PV Systems(Mei，Q.，et al.，A Novel Improved Variable Step-Size Incremental-Resistance MPPT Method for PV Systems.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2011.58(6):p.2427-2434.)讨论了一种新型的变步长电导增量法，提出了一种步长分界方法和步长整定公式，但是该步长分界方法计算量较大(需要进行多次求导运算)，步长整定公式未能充分利用分界函数，同样增加了运算量，给该方法的实现带来一定难度。

针对以上不足，本发明综合考虑光伏系统动态性能和稳态性能，根据光伏电池生产厂家提供的光伏电池参数确定最大功率点左侧、右侧初始步长的比例关系，并利用电压与功率对电压微分乘积的绝对值对光伏特性曲线进行分界，在不同的分界区域采用不同的步长。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于多步长的光伏电池最大功率跟踪方法，能同时减少光伏系统稳态功率损失和提高动态跟踪速度，优化光伏发电系统最大功率跟踪算法的设计步骤。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于多步长的光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，其包括如下步骤：

(1)设定最大功率跟踪算法的初始扰动步长d₁和d₂，d₁、d₂分别作用于最大功率点左侧和右侧；

(2)采样k时刻光伏电池输出端电压V(k)、电流I(k)；