[发明专利]一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏控制领域，具体是一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统。

背景技术

光伏发电技术因其清洁、使用方便等优点而受到了广泛的关注。但是光伏发电也存在效率低下的缺点，阻碍了其发展。目前，MPPT控制是提高光伏发电效率的基本措施之一。常规的扰动观测法、电导增量法等在均匀光照时能追踪到光伏阵列的最大功率点。但是，由于外部环境的变化导致光伏阵列出现局部阴影，使得光伏阵列的输出曲线呈现多峰值特性。此时，常规的MPPT控制容易陷入局部最大功率点(local maximum power point,LMPP)而非全局最大功率点(global maximum powerpoint,GMPP)，严重影响了光伏发电系统的效率。

目前，针对局部阴影条件下光伏阵列的多峰值最大功率跟踪问题，国内外学者提出了许多方法。Patel，H，Agarwal，V指出了光伏阵列的功率极值点在全局最大功率点两侧单调递减的特点，并提出了相应的MPPT算法，但该方法仅适用于简单光照的情况，在复杂光照下，该方法并不适用。齐军指出在光伏阵列的输出特性曲线上，全局最大功率点所在的区间往往包含Upv/Ipv＝Uoc/Isc这一点，其中Uoc和Isc分别为光伏阵列的开路电压和短路电流，该方法需要精确测量光伏阵列的开路电压和短路电流。陈凯根据光伏阵列中每个光伏组件的输出电压判断阴影是否发生以及全局最大功率点的位置，该方法需要测量每个光伏组件的输出电压，增加了系统成本。B.N.Alajmi,K.H.Ahmed,S.J.Finney,B.W.Williams采用模糊控制实现光伏阵列的最大功率点跟踪，还有部分学者分别提出了基于粒子群算法和人工神经网络算法的全局MPPT控制策略。这些智能算法普遍具有控制复杂，效率低下等缺点。还有学者提出了均匀光照下基于滑模控制的MPPT控制策略，该方法对光照和负载的变化具有较强的鲁棒性。但是未见滑模控制在局部阴影条件下的MPPT控制中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统，步骤如下：

(1)设定初始电压参考值U_ref为0；

(2)将光伏阵列的输出电压U_pv以一定的步长逐渐升高，实时电压参考值U_ref(k)＝U_ref(k-1)+ΔU，同时检测光伏阵列的输出电流i_pv和光伏阵列输出功率P_pv；

其中，k为输出电压U_pv以一定的步长逐渐升高的次数，ΔU为第k-1次与第k次两次采样实时电压参考值之间的增长值；

(3)在步骤2过程中执行最大功率存储程序，获得全局最大功率点P_max及全局最大功率点电压U_max；

(4)在步骤2的扫描过程中，对比光伏阵列的实时输出电流i_pv是否小于电流阀值i_set，若光伏阵列的实时输出电流i_pv小于电流阀值i_set，则进行下一步骤，否则继续进行步骤2，电流阀值i_set根据实际需求来选取，选取的值越小，所检测到的开路电压U_oc越精确；

(5)开路电压U_oc取值为输出电流i_pv小于电流阀值i_set时光伏阵列的输出电压U_pv(k)；

其中，U_pv(k)为输出电压U_pv以一定的步长逐渐升高k次后的输出电压；

(6)将电压参考值U_ref设定为追踪到的全局最大功率点电压U_max；

(7)调用滑模扫描子程序，使光伏阵列的实际输出电压U_pv逐渐接近于全局最大功率点电压U_max；

(8)当U_pv和U_max的差值小于设定的第一电压阀值U_set1时，进行下一步；否则进行步骤6；

(9)调用滑模MPPT程序，将光伏阵列稳定于全局最大功率点；