[发明专利]全局扫描和准梯度式扰动观测法相结合的光伏组件MPPT方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏组件的最大功率点算法，属于新能源发电领域。

背景技术

日益凸显的能源危机和环境污染，使得各国都加大了可再生能源的实施与推广，其中，光伏发电技术以其独特的发电特性取得了广泛地发展与应用。实际应用中，光伏组件作为最小发电单元受光照强度、环境温度和外接负载的影响，其输出特性曲线呈现非线性。在光伏发电应用过程中，首要问题是提高光伏发电的效率，即如何使光伏发电系统在任意工况下都输出最大功率，因此迫切需要实现光伏组件的MPPT问题。

根据光伏组件输出特性曲线峰值数目不同，将目前MPPT方法分为：单峰值MPPT法和多峰值MPPT法。在传统单峰值MPPT法中，基于采样数据的直接控制法目标明确、易于实现，已得到广泛应用，如恒定电压法、扰动观测法、电导增量法以及开路电压/短路电流系数法等。实际中，由于外界环境复杂多变，因受到周围建筑物、树木以及乌云等产生局部阴影的影响，光伏组件输出呈现多峰值特性，传统单峰值MPPT法易失效；因此研究适用于局部阴影条件下光伏组件多峰值MPPT法，如粒子群优化算法、模糊免疫控制算法、两步法和Fibonacci序列搜索算法等。多峰值MPPT算法可避免陷入局部MPP，当外界工况发生突变或存在阴影遮挡时，能快速将系统工作点调整至新MPP处；然而上述方法设计过程较为复杂，硬件实现相对困难。

发明内容

发明目的：本发明建立一种全局扫描和准梯度式扰动观测法相结合的MPPT方法，能够使光伏组件在任意工况下均能输出最大功率。

发明内容：本发明提出一种全局扫描和准梯度式扰动观测法相结合的MPPT方法，包括如下步骤：

步骤10：利用可编程直流电子负载初步定位光伏组件的全局最大功率点；

步骤20：通过准梯度式扰动观测法实现光伏组件的最大功率输出，所述准梯度式扰动观测法过程如下：

首先，将扰动观测过程中采集的当下工作点的电压和电流记作V_k和I_k，k＝-2，-1，0，1，……，n,n为整数；

依据步骤10定位的全局最大功率点调节光伏组件的输出值，将光伏组件调节后当下工作点的电压和电流分别记为V_-2和I_-2，则后续工作点的电压和电流值依次记为V_-1和I_-1，V₀和I₀，……,V_n和I_n，即每扰动一次增加采集一次工作点，k值加1；

先进行定步长扰动，k为-1时的工作点和k为0工作点均按照设定的扰动电压步长α获得，α为常数，恒正；

之后开始进行变步长扰动，设扰动电压步长ΔV为αg_k，即k值≥0后，

V_k+1＝V_k+αg_k (1)

g_k为准梯度值，其计算公式为：

V_k为当下工作点电压，V_k+1为下一工作点电压,V_k-1为上个工作点的电压，V_k-2为上上个工作点的电压，ΔP_k为当下工作点与上个工作点的功率差，ΔP_k-1为上个工作点与上上个工作点的功率差；

参考公式(1)计算出的V_k+1设定下一工作点，实施扰动，调整光伏组件的输出，并采集光伏电阻在最后两个工作点输出功率的变化，当功率差为0或小于预设额度值时，最后一个工作点即视为光伏组件的最优MPP，若功率差不为0或大于预设额度值时，将最后一个工作点转换为当下工作点带入公式(1)、公式(2)设定接下来的工作点，继续实施扰动，直至找到最优MPP或因其它预设条件终止进程。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的技术方案还包括：

所述步骤10中全局最大功率点的获取过程如下：

将可编程直流电子负载作为光伏组件的负载，可编程电子负载的等效阻值受控制电路输出信号的控制，该等效阻值变化范围由零逐步变化到无穷大，光伏组件工作点也由短路点逐步变化到开路点，在此过程中，对光伏组件的连续工作点上输出电压、电流进行采样，便得到光伏组件在当前工况下的I-V特性曲线，进而获得光伏组件的全局最大功率点。

本发明MPPT方法还包括：