[发明专利]一种在线修正开路电压的光伏发电最大功率跟踪方法

说明书

本发明针对外界环境温度变化较大时，光伏阵列不能快速跟踪最大功率点的问题，提出了一种在线修正开路电压的光伏发电最大功率跟踪方法，其特点是，包括给定温度和辐照度光伏电池模型的建立、不同温度和辐照度光伏电池的模型建立、改进开路电压的最大功率跟踪控制策略和并网逆变器控制策略等内容，通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了包含光伏电池模型、升压斩波电路和并网逆变器的光伏发电系统；根据外部环境变化更新开路电压，使光伏系统快速稳定于最大功率点；为进一步提高光伏发电系统的能量转换效率，引入增量电导法改善最大功率点处的稳态性能；为提高光伏阵列跟踪最大功率点的效率，减小光伏阵列的能量损失提供了有效手段。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，是一种在线修正开路电压的光伏发电最大功率跟踪方法。

背景技术

我国太阳能资源丰富，大力发展太阳能发电是增加我国能源供应、调整能源结构、实现能源可持续发展和保护环境的有效途径。然而由于目前光伏电池成本相对高，而转换效率较低，输出功率随光照强度、环境温度和负载的变化而变化，因此如何实时跟踪并控制光伏电池使其稳定工作在最大功率点，对提高光伏发电系统的效率减少功率损失具有重要研究意义。

传统的开路电压法，更新开路电压要中断系统正常工作，对系统运行存在干扰，且所采用的控制关系只是近似比例关系，控制精度较低，不能完全实现最优控制。通过一种在线近似计算开路电压来不断更新参考电压初值，不需要中断系统的正常工作，可以根据环境变化快速到达最大功率点附近，再结合增量电导法进一步优化提高算法的精度。在外界环境温度变化较大时，该方法可以有效提高光伏发电系统最大功率跟踪的动态响应速度和稳态性能。

发明内容

本发明的目的是：提出一种在线修正开路电压的光伏发电最大功率跟踪方法，该方法考虑光伏系统输出功率受外界温度变化的影响，当外界温度发生变化时，通过在线修正开路电压，使得光伏发电系统能迅速跟踪最大功率点，以此来提高光伏发电系统最大功率跟踪的动态响应速度和稳态性能。

为了实现上述目的采用的技术方案是，通过一种在线近似计算开路电压来不断更新参考电压初值，使输出功率可以根据环境变化快速到达最大功率点附近，再结合增量电导法进一步优化提高算法的精度。包括给定温度和辐照度光伏电池模型的建立、不同温度和辐照度光伏电池的模型建立、改进开路电压的最大功率跟踪控制策略和并网逆变器控制策略等内容，通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了包含光伏电池模型、升压斩波电路和并网逆变器的光伏发电系统。其特征是，根据外部环境变化更新开路电压，使光伏系统快速稳定于最大功率点；为进一步提高光伏发电系统的能量转换效率，引入增量电导法改善最大功率点处的稳态性能。它包括以下内容：

1)给定温度和辐照度的光伏电池模型的建立

基于光伏电池的外特性，根据环境变化对标准环境下光伏电池的开路电压V_oc、最大功率点电压V_m和电流I_m进行修正，拟合出不同环境下的输出特性，用式(1)表示：

其中，I_L为光伏电池的电流(A)；I_sc为光伏电池的短路电流(A)；V为光伏电池的电动势(V)；

该模型只需要输入光伏电池厂家提供的技术参数——短路电流I_sc、开路电压V_oc、最大功率点电压V_m和最大功率点电流I_m，就可以得出中间变量C₁、C₂，从而确定I-V特性曲线。

对于m×n节电池组成的光伏阵，其I-V方程为式(2)：

其中，m为串联光伏电池个数，n为并联光伏电池组数；