[发明专利]一种应用于光伏发电系统的最大功率跟踪控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种应用于光伏发电系统的最大功率跟踪控制装置。

背景技术

太阳能作为一种新型绿色能源，可解决因常规能源枯竭而引发的能源危机，受到国内外的广泛关注。而光伏发电则是当前利用太阳能的主要形式之一。光伏阵列的输出特性具有较强非线性特征，它的输出功率不仅与光伏阵列内部特性有关，还受到外界环境条件(光照、温度)的影响，采用最大功率点跟踪技术(Maximum power point track,MPPT)可有效提升光伏系统的能量转换效率。

常用最大功率跟踪装置的跟踪方法中开路电压系数法和短路电流系数法，控制简单易于实现，但需要周期性的断开或短路光伏阵列，导致较多功率损失，且其工作点并不是真正的最大功率点，该策略主要是用于光伏路灯等对跟踪精度要求不高的场合。扰动观察法通过对光伏板的输出电压施加扰动，检测输出功率的变化来跟踪最大功率。对定步长扰动观察法，大步长可提升跟踪速度，但最大功率点附近功率振荡大，能量损失严重；小步长可减少能量损失，提高稳态精度，但会降低跟踪速度。电导增量法通过比较光伏阵列的电导增量和瞬间电导来改变系统的控制信号。

除此之外，还有基于智能控制的MPPT方法，文献Efficiency Optimization of a DSP-Based Standalone PV System Using Fuzzy Logic and Dual-MPPT Control(Al NabVlsi A,DhaoVadi R.IEEE Transactions on Industrial Informatics,2012,8(3):573-584.)提出基于模糊算法的最大功率点跟踪控制策略，具有稳态精度高，鲁棒性强的特点，但该算法有效性依赖于设计者的经验。文献A cost-effective single-stage inverter with maximum power point tracking(Chen Y,Smedley K M.Power Electronics,IEEE Transactions on,2004,19(5):1289-1294)采用神经网络算法进行最大功率跟踪，但需要对每块光伏板进行训练以获取其控制规则。文献Design of a Sliding-Mode-Controlled SEAVR for Pv MPPT Applications(Mamarelis E,Petrone G,Spagnuolo G.IEEE Transactions on Industrial Electronics,2014,61(7):3387-3398)采用滑膜变结构控制提高系统的动态性能，但其参数设计较为复杂，实用性不高。High-performance algorithms for drift avoidance and fast tracking in solar MPPT system(Pandey A,N.Dasgupta 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,Shanxu D,Fei L,et al.A variable Step Size INC MPPT Method for PV Systems.IEEE Transactions on Industrial Electronics,2008.55(7):p.2622-2628.)讨论了一种结合变步长电导增量控制策略的最大功率跟踪装置，在光照稳定的条件下，该装置可以较好的跟踪最大功率点，但在外界条件剧烈变化的情况下跟踪效果不是很好，存在稳态功率损失较大，动态跟踪速度较慢的问题。因此，非常有必要开发一种适用于环境变化比较剧烈的条件下的最大功率跟踪装置，并满足稳态跟踪精度高，动态响应速度快的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于光伏发电系统的最大功率跟踪控制装置。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：