[发明专利]减轻局部阴影对光伏系统影响的改进MPPT算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减轻局部阴影对光伏系统影响的改进MPPT算法。

背景技术

随着能源危机和环境污染日趋加重，光伏发电作为利用新兴绿色能源的重要途径，正越来越受到人们的重视。然而，光伏电池受外界环境影响较大而光电转换效率较低，在现代光伏发电系统中，通常要求光伏阵列的输出功率保持最大。因此，光伏系统的最大功率点跟踪(MPPT)成为了光伏发电过程中必不可少的重要环节。

目前常用的MPPT算法主要有：恒定电压法、扰动观察法、电导增量法、开路电压法、短路电流法以及它们的改进算法等，在均匀光照下这些算法各具优势，应用于不同场合。然而当光伏阵列受到部分遮挡而接收不均匀的光照时，P-U特性曲线会发生改变，产生多个峰值，此时常规的MPPT算法可能会陷入局部峰值而失效，使光伏系统无法工作在真正的最大功率点上。国内外学者针对这一问题提出了多种局部阴影下光伏系统多峰值MPPT算法，比如：电流扫描法、短路电流脉冲法、粒子群优化算法、Fibonacci搜索法、复合MPPT算法等。这些算法在原理上都具有全局峰值判定功能，但实际应用中也存在一定缺陷，比如：电流扫描法的扫描步长难以控制，而且容易受自身电气参数变化的影响，过于依赖于算法，从而降低了算法的通用性和移植性；短路电流脉冲法需要周期性地引入电流脉冲，会对后级变流器的控制产生扰动；粒子群优化算法需要引入的状态变量较多，控制方法复杂；Fibonacci搜索法由于算法复杂成本高昂而很少应用。复合MPPT算法虽然也比较依赖阵列参数，但是其具有跟踪思路简单、算法编写容易、对环境突变响应较快、对后级控制扰动较小等诸多优点，因此应用较广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效果好的减轻局部阴影对光伏系统影响的改进MPPT算法。

本发明的技术解决方案是：

一种减轻局部阴影对光伏系统影响的改进MPPT算法，其特征是：

第一步：确定一个真正最大功率点的领域，将系统工作电压移到此处，保证跟踪的快速性；已知均匀光照下等效电阻线R_pm＝V_pm/I_pm与光伏阵列伏安特性曲线的交点即为最大功率点，利用此线与局部阴影下光伏阵列伏安特性曲线的交点来确定第一步结束时的工作电压；为了防止局部最小值点和伪最大功率点对算法造成误跟踪，在第一步需要记录扫描过程中跟踪到的极值点并进行比较；

第二步是利用电导增量法从第一步确定的工作电压开始进行最大功率点跟踪。

所述的减轻局部阴影对光伏系统影响的改进MPPT算法，具体步骤：

第一步：初始化光伏阵列电池板的电气参数和遮挡模式；

第二步：计算光伏阵列电阻：R_pv＝V/I；其中V为光伏阵列电压，I为光伏阵列电流；

第三步：计算均匀光照下光伏电池的等效电阻：R_pm＝V_pm/I_pm；V_pm为等效电压；I_pm为等效电流；

第四步：比较等效电阻R_pm与光伏阵列电阻R_pv的大小，若R_pm<R_pv，则保存局域最大值，并返回第二步，否则，执行第五步；

第五步：利用电导增量法进行最大功率点跟踪；

第六步：判断光伏阵列输出功率是否发生变化，若发生变化，则获取光伏阵列的开路电压V_oc和短路电流I_sc，并执行第七步，否则，执行第八步；

第七步：判断光伏阵列短路电流I_sc是否发生变化，若发生变化，则返回第五步，否则，返回第二步；

第八步：判断所跟踪的功率点是否为最大功率点，若是，则执行第九步，否则，返回最大功率点，并返回第五步；

第九步：锁定最大功率点。

本发明受环境影响小，精度高，误跟踪小，工作效果好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1、图2、图3、图4是表1所示单串阵列的输出特性示意图。

图5是本发明改进复合MPPT算法流程图。

图6是仿真电路总体设计框图。

图7是单串阵列的Simulink仿真模块示意图。

图8是MPPT的Simulink仿真模块示意图。

图9是Boost电路的Simulink仿真模块示意图。