[发明专利]基于新型阈值函数的分段式可变步长光伏发电最大功率跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，具体涉及一种基于新型阈值函数的分段式可变步长光伏发电最大功率跟踪控制方法。

背景技术

太阳能是一种无污染的新型能源，同时也是一种可以进行大规模开发以及具有巨大潜力的再生能源。但太阳能同时又有其局限性，比如温度变化，不同的日照条件等，因此对其收集和利用提出了很高的要求。为了提高对不同环境条件下的太阳能的利用率，就要在理论和实际中关注最大功率点的跟踪问题。最大功率点跟踪问题是光伏发电技术的关键一环，这个问题会影响到整个系统的发电效率。因此对最大功率点跟踪的研究对光伏发电有着深远的意义。

而目前现有的最大功率点跟踪的主要方法是恒电压跟踪法，扰动观察法，电导增量法等等。而现在常用的方法是扰动观察法，这个方法有着使用简单，容易实现，对参数检测精度要求不高的多个优点。故现有的光伏发电大多数采用此方法。但是这个方法同样也有一些缺陷，比如在最大功率点的附近会有一些震荡，造成功率损失等等。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于新型阈值函数的分段式可变步长光伏发电最大功率跟踪控制方法。通过缩短光伏阵列跟踪到最大功率点的时间，提升跟踪精度。并且在外界环境变化剧烈时即温度光照强度变化剧烈时，不受外界因素影响依旧可以使得光伏阵列跟踪到最大功率点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于新型阈值函数的分段式可变步长光伏发电最大功率跟踪控制方法，包括以下步骤：

步骤1.采样光伏阵列的输出电压U(k)、输出电流I(k)和Boost电路占空比D(k)；

步骤2.计算相应的输出功率P(k)以及根据之前采样存储的数据计算阈值函数值E，阈值函数值E的微分为dE，占空比的微分为dD以及输出功率的微分为dP；

步骤3.计算dP/dD的值，如果其值为0，则此时即为最大功率点，回到步骤1，如果其值不为0，进行步骤4；

步骤4.如果dP/dD大于0，进行步骤5，若是dP/dD小于0，进行步骤8；

步骤5.比较dE/dD的值，若其值大于等于0，进行步骤6，若其值小于0，则进行步骤7；

步骤6.改变输出占空比，增加一个固定大步长的占空比ΔD_max，进行步骤11；

步骤7.改变输出占空比，减少一个可变的占空比ΔD_k，进行步骤11；

步骤8.比较dE/dD的值，若其值大于等于0，进行步骤9，若其值小于0，则进行步骤10；

步骤9.改变输出占空比，减少一个固定大步长的占空比ΔD_max，进行步骤11；

步骤10.改变输出占空比，增加一个可变的占空比ΔD_k进行步骤11；

步骤11.将前一次存储的占空比，光伏阵列输出电压，电流用此次采样的新的值覆盖，进行步骤12；

步骤12.回到步骤1。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1、跟踪速度明显提升，与扰动观察法相比跟踪速度提升25％；

2、因为本发明采取了自适应可变步长(其中P为光伏阵列输出功率，D为boost电路占空比，ΔD_k为自适应可变步长，ΔD_max为光伏阵列可选的最大跟踪步长)；使得跟踪精度大大提升。

3、因为本发明通过阈值函数(E＝Pⁿ*|dP/dD|，其中P为光伏阵列输出功率，D为boost电路占空比)来将整个跟踪过程分段，当外界环境变化时，阈值函数所表达的光伏阵列输出功率和boost电路占空比关系依旧存在，所以整个跟踪过程不受外界环境的影响。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为光伏阵列最大功率点跟踪系统基本结构；

图2为扰动观察法流程图；

图3为阈值函数与功率占空比关系图；

图4为本发明流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

光伏阵列最大功率点跟踪系统基本结构如图1：