[发明专利]一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法

说明书

本发明提供一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法，包括下列步骤：S1、构建光伏发电系统硬件模型；S2、采集光伏发电系统开路电压U_oc；S3、所述光伏发电系统的输入电压U(k)与输入电流I(k)进行采样；S4、计算光伏发电系统的电压变化量、电流变化量以及步长变化值；S5、对电压变化量、电流变化量的值进行判断，采用不同的方式调节电导增量法的步长变化值，进而调节光伏发电系统的输入电压，使光伏发电系统的实际功率工作点贴近最大功率点。通过上述方法使得MPPT控制模块进一步减少跟踪的响应时间，避免了输出功率的急剧衰减，减小输出功率的波动性，使得跟踪控制效果得到明显改善。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法。

背景技术

新能源的开发和利用是当今世界的一大热点，而太阳能作为一种清洁高效的可再生绿色能源成为了发展新能源的首选。太阳能光伏发电也成为了近年来迅速发展的新兴能源产业。在太阳能并网发电技术领域，需要使用太阳能光伏并网逆变器将太阳能电池发出的直流电转化成与电网相同频率相同相位的输出交流电，同时还要对太阳能电池输出的电能进行优化。但是由于太阳能电池的非线性特性，在不同温度下与光照条件下，能够达到最大功率的大小和对应的电压值都是不同的，达到最大功率峰值后功率便会随之下降，所以光伏电池的输出功率是随时变化的。只有当工作在最大功率点处时，电能的利用率才能达到最高。否则就会降低整个太阳能光伏并网系统的效率。无论当外部环境怎样变化，只有当太阳能光伏阵列工作在最大功率点处时，才能最大效率的利用太阳能。

常用的最大功率点跟踪方法(MPPT)有：(1)固定电压法，固定电压法结构简单，但忽略环境温度的影响具有较大的局限性，实际运用中偏差较大，近年来较少单独使用；(2)扰动观察法，容易实现但在最大功率处附近出现震荡，造成功率损失，在环境变化较大时会使算法电压崩溃而失效；(3)电导增量法，控制精度较高，稳定性比较好，但是逻辑结构较复杂，固定的步长使系统的响应速度较慢。

当前有很多学者研究变步长的扰动观察法和电导增量法，可以根据环境条件变化在跟踪系统最大功率时不断调整步长的大小，一定程度上减小了因光照变化剧烈变化引起的响应速度慢的问题。也有一些学者将固定电压法分别与扰动观察法和电导增量法相结合，用固定电压法使系统在开始调节的时候可以尽快到达最大功率处附近的电压值，有效减少系统启动响应时间，再用扰动观察法或者电导增量法追踪在环境因素变化情况下的最大功率点，经过调节，使系统稳定，能量尽可能输出。当外界条件因素发生突变时，容易使系统功率发生急变，致使系统不稳定，严重时还会发生控制算法的崩溃，无法正常调节电压。单一的方法在使用过程中已经受到了局限，需要改进；单纯的方法组合也需要提高系统调节的响应时间。针对这两种情况都有相对应的变步长方法进行完善，但是使用过程中步长变化调节的灵活度还存在很大提升的空间。

目前，申请号为201210414400.8的中国专利公开了一种基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方法，采用电导增量法与固定电压法相结合的方式对光伏发电系统的最大功率点进行跟踪，但还存在着下列问题，当实际工作点位于最大功率点的右侧时或外界条件发生突变时，光伏发电系统的输出功率会受到很大影响发生急剧衰减，造成系统的不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法，包括下列步骤：

S1、构建光伏发电系统硬件模型；

S2、采集光伏发电系统开路电压U_oc，并设置参考电压U_set；

S3、通过固定电压法对所述光伏发电系统的输入电压U(k)与输入电流I(k)进行采样，并快速追踪到所述光伏发电系统的最大功率点附近；