[发明专利]一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统

摘要

本发明公开了一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统，首先对光伏阵列的输出功率曲线进行扫描，记录全局最大功率点，在该过程中引入了滑模控制，大大减小了扫描时间；然后采用滑模最大功率跟踪方法将光伏阵列的运行点迅速稳定于最大功率点，减小了稳态运行时的功率波动。此外，提出了一种新的开路电压检测方法，可以与功率扫描同时进行，并不需要占用额外的时间。该控制系统可以在局部阴影条件下实现光伏阵列的最大功率追踪。不仅具有良好的动态响应性能，而且减小了整个追踪过程中的功率损失，提高了整个光伏发电系统的效率。

主权项

一种局部阴影下光伏阵列最大功率跟踪滑模控制系统，其特征在于，步骤如下：(1)设定初始电压参考值Uref为0；(2)将光伏阵列的输出电压Upv以一定的步长逐渐升高，实时电压参考值Uref(k)＝Uref(k‑1)+ΔU，同时检测光伏阵列的输出电流ipv和光伏阵列输出功率Ppv；其中，k为输出电压Upv以一定的步长逐渐升高的次数，ΔU为第k‑1次与第k次两次采样实时电压参考值之间的增长值；(3)在步骤2过程中执行最大功率存储程序，获得全局最大功率点Pmax及全局最大功率点电压Umax；(4)在步骤2的扫描过程中，对比光伏阵列的实时输出电流ipv是否小于电流阀值iset，若光伏阵列的实时输出电流ipv小于电流阀值iset，则进行下一步骤，否则继续进行步骤2，电流阀值iset根据实际需求来选取，选取的值越小，所检测到的开路电压Uoc越精确；(5)开路电压Uoc取值为输出电流ipv小于电流阀值iset时光伏阵列的输出电压Upv(k)；其中，Upv(k)为输出电压Upv以一定的步长逐渐升高k次后的输出电压；(6)将电压参考值Uref设定为追踪到的全局最大功率点电压Umax；(7)调用滑模扫描子程序，使光伏阵列的实际输出电压Upv逐渐接近于全局最大功率点电压Umax；(8)当Upv和Umax的差值小于设定的第一电压阀值Uset1时，进行下一步；否则进行步骤6；(9)调用滑模MPPT程序，将光伏阵列稳定于全局最大功率点；(10)计算光伏系统输出功率Ppv和实时功率变化量ΔPpv；(11)判断实时功率变化量ΔPpv是否大于功率变化阀值ΔPset，功率变化阀值ΔPset根据实际光照情况设定，若实时功率变化量ΔPpv大于功率变化阀值ΔPset，则进行下一步，否则进行步骤9；(12)判断光伏阵列当前输出电压Upv的位置，比较Upv‑0.6Uoc/N是否大于0.85Uoc‑Upv，若大于，进行步骤13，否则进行步骤19；其中，N为光伏阵列的串联数；(13)设定电压参考值Uref为0.85Uoc；(14)调用滑模扫描子程序，将光伏阵列输出电压将从当前运行点逐渐上升接近0.85Uoc；(15)判断光伏阵列输出电压Upv是否接近0.85Uoc，当0.85Uoc‑Upv小于第二电压阀值Uset2时，进行下一步；否则进行步骤13；(16)将电压参考值Uref设定为0.6Uoc/N；(17)调用滑模扫描子程序，使光伏阵列输出电压将从当前运行点逐渐下降接近0.6Uoc/N，同时执行最大功率存储程序，获得全局最大功率点及全局最大功率点电压Umax；(18)判断光伏阵列当前输出电压Upv是否接近0.6Uoc/N，当Upv‑0.6Uoc/N小于第三电压阀值Uset3时，进行步骤6，否则继续进行步骤16；(19)设定电压参考值Uref为0.6Uoc/N；(20)调用滑模扫描子程序，将光伏阵列输出电压将从当前运行点逐渐上升接近0.6Uoc/N；(21)判断光伏阵列输出电压Upv是否接近0.6Uoc/N，当Upv‑0.6Uoc/N小于第三电压阀值Uset3时，进行下一步；否则进行步骤19；(22)将电压参考值Uref设定为0.85Uoc，(23)调用滑模扫描子程序，使光伏阵列输出电压将从当前运行点逐渐下降接近0.85Uoc，同时执行最大功率存储程序，获得全局最大功率点及全局最大功率点电压Umax；(24)判断光伏阵列当前输出电压Upv是否接近0.85Uoc，当0.85Uoc‑Upv小于第二电压阀值Uset2时，进行步骤6，否则继续进行步骤22。