[发明专利]一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法

权利要求书

1.一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法，其特征在于：当逆变器运行在限功率模式，记当前功率值为P_current，限功率目标值为P_aim；若逆变器启机初始运行在MPPT模式下，则限功率模式意味着功率下降，也即P_aim<P_current，此时通常会令电压扰向开路电压方向来降低功率达成目标，因此，限功率模式通常运行在功率电压曲线的最大功率点右侧；

若希望功率在某个规定时间内达到目标值，最简单的方法即采用匀速下降方法，设功率变化速率为υ_p，单位为W/s，MPPT扰动周期为T_m，则在单个扰动周期内期望的功率降额值即限值为

Δp_s＝υ_pT_m (1)

如果能够保证在每次扰动后的功率下降额度与期望值Δp_s近似相等，那功率就在规定时间内达到目标值，故以此作为选取扰动步长的依据对每次扰动的步长进行更新；

具体迭代规则如下：

在每次扰动时刻到来时，通过将当前时刻的功率与上一扰动周期的功率做差得到在上一电压扰动步长下的功率变化Δp，令其与Δp_s进行做商，有

此处，α视作上一步扰动的功率降额系数；若α>1，表明上一次的扰动没有产生足够的功率下降额度，故在下一次扰动时需加大扰动步长；相反，若α<1，表明上一次扰动产生了过大的功率下降额度，下一次扰动步长需减小；而在α＝1时，表明扰动产生的功率下降额度恰好满足期望，故下一次扰动步长不变；

若MPPT已经扰动到最大功率点右侧，周期足够小，且每次扰动后，电压、功率均能快速达到稳态，则前后两次扰动产生的功率降额认为近似相等，也即在功率电压曲线上的斜率近似相等

故在上述假设成立的情况下，有

若要令该步扰动达到期望功率下降值，即Δp_k+1＝Δp_s，则有

因此，利用功率降额系数α能够实现对扰动步长的迭代更新；

所述扰动方法的具体步骤如下：

步骤1:逆变器在开启MPPT功能后，按照系统设定的扰动周期T_m计数器进行递减计数，在设定的扰动周期T_m到来之前，系统一直处于等待状态，直到扰动周期T_m到；

步骤2:在扰动周期T_m到来后，根据当前采集到的电压值U_k、电流值I_k计算当前功率值P_current，然后将系统存储的前一次功率值P_k-1、前一次电压值U_k-1与当前功率值P_current、当前电压值U_k分别做差，从而得到前一次扰动所导致的功率变化量Δp_k、电压变化量Δu_k；

步骤3:根据上位机对逆变器运行模式的选择，若逆变器运行选择的是非限功率模式，系统将根据当前功率值P_current、当前电压值U_k按照正常MPPT模式计算确定下一次电压扰动步长；

步骤4:若逆变器运行选择的是限功率模式，则判断当前功率值P_current与限功率目标值P_aim的差是否超过系统设定的功率降额值即限值Δp_s，若两者差值未超过限值Δp_s，则表明当前功率P_current非常接近限功率目标值P_aim，此时为保证扰动精度，采用恒定电压扰动步长；

步骤5:若当前功率值P_current与限功率目标值P_aim的差超过限值Δp_s，则根据设定功率降额速率计算的功率降额值，并利用步骤2中计算得到的前一次功率变化量Δp_k与该功率降额值Δp_s根据公式(2)计算功率降额系数α，进而利用公式(5)及步骤2中得到的前一次扰动所导致的电压变化量Δu_k计算出电压变化扰动步长；

步骤6:根据当前电压值U_k与步骤3或4或5中计算得到的电压变化扰动步长，将两者相加确定下一次电压给定值，作为电压扰动参考，至此，一次扰动周期的算法流程结束。