[发明专利]一种光伏发电系统最大功率跟踪控制策略

说明书

本发明公开了一种光伏发电系统最大功率跟踪控制策略，基于自适应占空比法，综合考虑光伏发电系统的暂态与稳态性能，测量光伏电池的光照强度S、温度T以及实时输出电流I_pv，结合名牌给定参数，通过引入参数修正公式对光伏电池实时最大可用功率P_pv进行修正计算。利用实测光伏电池输出电流与计算所得最大可用功率进一步求出光伏系统DC/DC变换电路的占空比，将占空比转化为PWM波，以此调节光伏系统的输出功率，最终使光伏电池稳定的工作在最大功率点。该方法无需要电压传感器，方法简单易实现，相比于扰动观察法，可有效提高系统响应速度并减小稳态功率波动，降低系统功率损耗。因此，本发明方法有利于提高最大功率跟踪速度与精度。

技术领域

本发明属于分布式光伏发电控制技术领域，尤其涉及一种基于自适应占空比的光伏发电系统最大功率跟踪控制策略。

背景技术

随着经济的飞速发展，社会生产对能源的需求量越来越大，传统的化石能源日益减少，环境污染日益严重，能源与环境问题日渐显现，开发绿色可再生能源以取代化石能源已经成为能源发展的必然趋势。

作为典型的绿色可再生能源，太阳能可解决因传统化石能源枯竭而引发的能源危机，而光伏发电则是目前太阳能开发利用的一种主要形式。光伏电池的输出具有较强的非线性，其输出功率易受外界环境条件(光照强度和温度)影响，运用最大功率点跟踪控制技术(Maximum Power Point Track，MPPT)能够大幅提高光伏发电系统的能量转换效率。

扰动观察法是目前广泛应用的一种光伏电池MPPT控制方法，它通过对光伏电池的输出电压施加扰动并检测其输出功率的变化来对光伏电池最大功率点进行跟踪，该方法控制简单，易于实现。较大的扰动步长可以提高扰动观察法的跟踪速度，但同时也会增强最大功率点附近的功率振荡，使系统能量损耗增加；较小的扰动步长可以减小稳态功率振荡，降低系统能量损耗，但同时会导致算法的跟踪速度明显下降。

因此，需要提出一种能够兼顾稳态性能与跟踪速度的光伏电池最大功率点跟踪控制方法，以提升光伏发电系统的动态响应速度、减小稳态功率波动并降低功率损耗，提高系统能量转换效率。

发明内容

本发明的目的在于克服目前广泛应用的扰动观察法的缺点与不足，综合考虑光伏系统的暂态与稳态性能，提供一种基于自适应占空比的光伏发电系统最大功率跟踪控制策略，有效提高系统的动态响应速度、减小稳态功率波动并降低功率损耗。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种光伏发电系统最大功率跟踪控制策略，包括以下步骤：

(1)通过光照传感器、温度传感器、霍尔传感器对实际的太阳光照强度S、光伏电池温度T及其输出电流I_pv进行采样；

(2)取得实际光照强度S与光伏电池名牌参数所对应的参考光照强度S_ref＝1000W/m²的差值ΔS＝S/S_ref-1，以及光伏电池实际温度T与参考温度T_ref＝25℃的差值ΔT＝T-T_ref；

(3)结合生产厂家给定的标准测试条件(S_ref＝1000W/m²，T_ref＝25℃)下光伏电池的最大功率点电压V_m与最大功率点电流I_m，运用修正公式V_m-new＝V_m(1-γΔT)ln(e+βΔS)、I_m-new＝I_m×S(1+αΔT)/S_ref对实际工作环境条件下光伏电池最大功率点电压与电流进行修正计算，其中α、β、γ均为与光伏电池材料有关的常数；

(4)计算光伏电池的实时最大可用功率P_pv-max＝I_m-new×V_m-new；