[发明专利]一种基于电导增量法的变步长光伏MPPT优化控制方法

说明书

本发明涉及一种基于电导增量法的变步长光伏MPPT优化控制方法。该算法通过与MPP的距离，自动调整步长来跟踪光伏阵列的最大功率点，此法可在远离MPP时使用大步长快速接近MPP，在接近MPP时减小步长以减小抖动，提高精度，直至光伏电池最终运行于最大功率点。当外界光照和温度条件变化时，因变步长算法的存在，系统可有效跟踪光伏模块的全局最大功率。本发明保证了光伏系统最大功率点跟踪的稳定性，在光照、温度突变时导致的电流电压输出变化的情况下，依然能在保证速度的情况下提高追踪的稳定性，避免出现最大功率跟踪的误判误读现象，从而保证了光伏系统长期稳定的功率输出。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，特别涉及一种基于电导增量法的变步长光伏MPPT优化控制方法。

背景技术

太阳能由于其安全、容易获取等特性越来越受国家战略的青睐。以其为代表的清洁新型可再生能源，正发展成为世界新能源战略可持续发展组成中的重要部分。近年来，太阳能发电技术的完善，使用规模，加之其投资不断扩大，加速了太阳能发电技术向诸多全新的领域进军的步伐。但同时由于光伏电池板的自身材料、自身结构等原因，致使其能量转换效率不高，因此，目前迫切需寻找出光伏电池最佳工作状态，即MPP，使光伏发电系统具有最佳的光电转化效率，以此实现最大功率点跟踪。因此关于在最大功率点的跟踪问题，便成为了光伏发电系统研究中需要首要关注的内容。

随着时代发展，MPPT方法层出不穷，各有其优缺点。目前，使用比较广泛、发展比较完善的有恒电压追踪法、扰动观测法、电导增量法(INC)等。

本发明基于传统电导增量法，因此首先介绍经典INC方法。经典INC方法是通过权衡跟踪速度和稳态精度择中选取固定的扰动步长，从而步进跟踪至MPPT，但是在实际的工况当中，该法其无法同时兼顾跟踪速度和稳态精度，在追踪光伏板最大功率点时，过大的步长将导致系统在最大功率点的周围时存在较大波动；而过小的步长将导致系统跟踪MPPT的速度缓慢，降低工作效率，面对复杂多变的工况无法做出高效而实时的反映。针对传统的电导增量法，经典INC尚存在无法同一步长下兼顾精度和速度问题，本发明提出了基于INC的变步长MPPT优化控制方法。

电导增量法通过比较太阳能电池板的动态电导和瞬时电导来输出控制信号。当输出电导的变化量等于输出电导的负值，即满足：时，太阳能电池板工作在最大功率点。当太阳能电池板的电导增量与当前电导的和大于0时，应增加太阳能电池板工作电压，使其达到最大功率点(MPP)；当太阳能电池板的电导增量与当前电导的和小于0时，应减小太阳能电池板工作电压，使其达到最大功率点(MPP)。

由于INC MPPT对硬件的要求特别是传感器的精度要求比较高，系统各个部分响应速度都要求比较快，对于整个系统的硬件造价会比昂贵。从理论上讲，电导增量法的表达式是无可挑剔的，但是难免传感器的精度有限时，处理器对太阳能电池板的电导增量和瞬间固定电导的计算会出现有误差，于是将不可避免的产生跟踪不准确的情形。

由此可见，现有的INC MPPT算法硬件要求高，算法实现复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提出一种基于电导增量法的变步长光伏MPPT优化控制方法。包括以下步骤：

步骤1：设定光伏阵列的参考电压U_ref，参考电压与开路电压U_oc有关；设定循环参数n的初始值，n_i+1＝0。接着执行步骤2；

步骤2：对第k个工作周期的光伏阵列的输出电压U(k)和输出电流I(k)进行采集。并根据输出的电压U(k)和电流I(k)计算其第k个工作周期的功率值P(k)，并进一步计算出第k个工作周期的功率值P(k)与第k-1个工作周期的功率值P(k-1)之间的功率偏差值△P(k)，令△P＝P(k)-P(k-1)，同理得到

△U＝U(k)-U(k-1)。接着执行步骤3；