[发明专利]一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法

说明书

一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法，通过比较前一次扰动产生的功率变化量与根据上位机下发的功率降额速率计算得到的功率变化量，计算得到功率降额系数α，并借由光伏组件功率‑电压关系，实时计算下一次扰动电压步长与功率降额系数和上一次实际电压变化步长间的关系；结合当前电压测量值，给出下一次电压扰动参考值；在实际功率与期望功率差值小于某一设定值时，采用定步长扰动，降低扰动引起的功率振荡，提高扰动精度；本发明方法可以简单地实现实时步长的计算，从而达到快速而精确地功率变化要求。

技术领域

本发明涉及最大功率跟踪(MPPT)技术领域，具体涉及一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法。

背景技术

一般情况，考虑到光照强度及温度的影响，为了令光伏阵列输出功率最大化，在逆变器系统中需要采用最大功率跟踪(MPPT)控制。但在实际应用中，受负载及电网容量的限制，分布式光伏电站往往会出现限功率运行情况，此时，电站需要按照上级调度的要求令有功输出下降到某一期望值。此外，随着微网系统的逐渐应用和普及，孤岛模式运行的微网系统往往也会根据实际负载的需求对系统中的分布式发电单元下达限功率运行指令。

为此，逆变器需要在MPPT控制中将光伏阵列输出电压向开路电压方向扰动，与MPPT控制类似，此时电压的扰动步长对限功率速度与精度影响很大，需要选取合适的扰动方法来保证限功率运行的速度与精度要求。

逆变器限功率运行意味着需要将光伏阵列输出电压向开路电压方向扰动，与MPPT控制中电压扰动方向相反。但在实现方法上，其与MPPT控制是相似的，通过在当前电压加上扰动电压达到改变功率的目的。

现有的MPPT控制主要分为定步长与变步长两种，常见的观察扰动法、电导法等均属于定步长方法。定步长算法的优点是简单、成本低及易于实现，但其缺点也很明显，固定步长的调节灵活性较差，较小的步长可以保证足够的精度，但会造成调节时间过长，而较大的步长又会造成功率调整精度差，常会导致功率在目标值附近波动较大。为此，在对调整速度及精度有较高要求的场合，常会采用变步长算法。该方法的主要思路即为：当工作点远离目标功率点时，采用较大的步长进行扰动，当功率接近目标值时，采用较小的步长进行扰动。该方法较好地解决了扰动速度与精度之间的矛盾，但其缺点在于确定步长的方法较为复杂，通常需要采集大量的数据比进行复杂的处理。

发明内容

为了解决现有定步长扰动中速度与精度的矛盾，以及当前变步长算法中算法复杂的问题，本发明的目的在于提供一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法，可以简单地实现实时步长的计算，从而达到快速而精确地功率变化要求。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变步长定速降额限功率MPPT扰动方法，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：