CN102263527A - 一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，包括：采样光伏电池开路电压V_oc，选取包含最大功率点的区间[m₁V_oc，m₂V_oc]，获取迭代次数n；获取电压区间中点值，获取P(k)、P(k+1)的功率，判断P(k)与P(k+1)的大小，若P(k)＞P(k+1)，更换迭代区间，新的迭代区间的右端点变为V(k+1)，左端点保持不变。若P(k)＜P(k+1)，新的迭代区间的左端点变为V(k)，右端点保持不变，判断是否达到迭代次数n，若没有，根据步骤四得到的新的迭代区间，继续跟踪最大功率；若达到迭代次数n，获取得出最大功率P_m。本发明所述方法动态响应速度快，能准确地跟踪光伏阵列的最大功率点，减少了系统在最大功率点振荡的能量损失，提高了光伏电池的输出效率。

Description

一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，属于光伏发电技术领域。

背景技术

光伏电池的输出电压和输出电流随着光照强度、电池温度及负载等因素的变化而变化，输出最大功率的位置是不固定的。在特定条件下，光伏电池输出非线性且存在唯一的最大功率点。

常用的最大功率点跟踪方法有恒定电压法(CV)、扰动观察法(P&O)、增量电导法(INC)、模糊控制法等，还有一些基于实际问题的改进方法。恒定电压法控制简单、易于实现，但适应性差、精度低。扰动观察法控制简单、方便实现，在步长较小时，精度高、震荡小、但是跟踪速度太慢；步长较大时跟踪速度快，却降低了精度，加据了系统震荡。增量电导法控制效果较好，但是控制算法复杂、对系统精度要求高。模糊控制法灵活、全面、兼容性好，却导致系统控制精度降低和动态性能下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，可以快速的追踪光伏电池的最大功率点，并且降低稳态时系统在最大功率点附近震荡带来的能量损失。

一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：

步骤一：采样光伏电池开路电压V_oc，根据最大功率点输出时的电压V_m与开路电压V_oc满足V_m＝mV_oc，选取包含最大功率点的区间[m₁V_oc，m₂V_oc]作为初始的迭代区间，其中：V_oc为开路电压；V_m为最大功率点输出时的电压；m，m₁，m₂恒定系数，取值范围：0≤m₁＜m＜m₂≤1。

步骤二：根据公式

计算迭代次数n。其中：n为迭代次数；t为搜索精度，大于等于系统允许的最小精度。

步骤三：迭代区间用[a，b]来表示，初始时a＝m₁V_oc，b＝m₂V_oc。k为迭代次数，满足0≤k≤n。根据公式获得第k次迭代区间的中点，测量距离中点V_z(k)左右两侧ε电压点的充电电流。即V_L(k)＝V_z(k)-ε和V_R(k)＝V_z(k)+ε点的充电电流I_L(k)、I_R(k)的值，根据公式P＝V*I，分别计算这两点的功率P_L(k)、P_R(k)。

其中：V_z(k)为第k次迭代电压区间中点值；ε为大于零的实数；V_L(k)为距离区间中点V_z(k)左侧ε的电压值；V_R(k)为区间中点V_z(k)右侧ε的电压值；I_L(k)为V_L(k)电压点对应的充电电流值、I_R(k)为V_R(k)电压点对应的充电电流值；P_L(k)、P_R(k)分别为电压点V_L(k)、V_R(k)对应的功率值。

步骤四：判断P_L(k)与P_R(k)的大小，若P_L(k)＞P_R(k)，更换迭代区间，新的迭代区间a保持不变，将V_R(k)赋值给b，即变为a＝a，b＝V_R(k)；否则，新的迭代区间将V_L(k)赋值给a，b保持不变。即变为a＝V_L(k)，b＝b。

步骤五：判断k是否达到迭代次数n，若没有，返回步骤三，进行新一轮迭代；若达到迭代次数n，选取最终迭代区间的中点作为最大功率电压点V_m，测量出对应的充电电流I_m，根据公式P＝V*I计算出最大功率P_m。

本发明的优点在于：

本发明所述方法动态响应速度快，能准确地跟踪光伏阵列的最大功率点，减少了系统在最大功率点振荡的能量损失，提高了光伏电池的输出效率。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤一：采样光伏电池开路电压V_oc，根据最大功率点输出时的电压V_m与开路电压V_oc满足V_m＝mV_oc，选取包含最大功率点的区间[m₁V_oc，m₂V_oc]作为初始的迭代区间，其中：V_oc为开路电压；V_m为最大功率点输出时的电压；m，m₁，m₂恒定系数，取值范围：0≤m₁＜m＜m₂≤1。

步骤二：根据公式计算迭代次数n。其中：n为迭代次数；t为搜索精度，大于等于系统允许的最小精度。

步骤三：迭代区间用[a，b]来表示，初始时a＝m₁V_oc，b＝m₂V_oc。k为迭代次数，满足0≤k≤n。根据公式获得第k次迭代区间的中点，测量距离中点V_z(k)左右两侧ε电压点的充电电流。即V_L(k)＝V_z(k)-ε和V_R(k)＝V_z(k)+ε点的充电电流I_L(k)、I_R(k)的值，根据公式P＝V*I，分别计算这两点的功率P_L(k)、P_R(k)。

其中：V_z(k)为第k次迭代电压区间中点值；ε为大于零的实数；V_L(k)为距离区间中点V_z(k)左侧ε的电压值；V_R(k)为区间中点V_z(k)右侧ε的电压值；I_L(k)为V_L(k)电压点对应的充电电流值、I_R(k)为V_R(k)电压点对应的充电电流值；P_L(k)、P_R(k)分别为电压点V_R(k)、V_R(k)对应的功率值。

步骤四：判断P_L(k)与P_R(k)的大小，若P_L(k)＞P_R(k)，更换迭代区间，新的迭代区间a保持不变，将V_R(k)赋值给b，即变为a＝a，b＝V_R(k)；否则，新的迭代区间将V_L(k)赋值给a，b保持不变。即变为a＝V_L(k)，b＝b。

步骤五：判断k是否达到迭代次数n，若没有，返回步骤三，进行新一轮迭代；若达到迭代次数n，选取最终迭代区间的中点作为最大功率电压点V_m，测量出对应的充电电流I_m，根据公式P＝V*I计算出最大功率P_m。

实施例：本发明选取m₁为0.6，m₂为0.9，，即最大功率点电压在区间[0.6V_oc，0.9V_oc]内。如图2所示，区间中点值为

选取ε＝0.01，则中点值附近左侧电压值为0.75V_oc-0.01，右侧电压值为0.75V_oc+0.01。若V_oc取21.75V，则区间[13.05V，19.575V]作为搜索的初始区间。选取误差t＝0.1，获取迭代次数：

$n\ln \left(0.5\right)=\ln \left(\frac{0.1}{19.575-13.05}\right)$

n＝7

迭代次数为1时，区间中点V_z＝16.3125V，所以扰动电压V₁＝16.3025V，V₂＝16.3225V。判断P(V₁)与P(V₂)的大小关系，若P(V₁)＞P(V₂)，区间变为

若P(V₁)＜P(V₂)，区间变为[16.3025V，19.575V]。再以新区间为迭代区间重复以上步骤，直至迭代次数到达7满足精度要求。

本发明跟踪次数少、速度快、系统的稳态性能得到改善，提高了光伏电池的利用效率。

Claims (1)

1.一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采样光伏电池开路电压V_oc，根据最大功率点输出时的电压V_m与开路电压V_oc满足V_m＝mV_oc，选取包含最大功率点的区间[m₁V_oc，m₂V_oc]作为初始的迭代区间，其中：V_oc为开路电压；V_m为最大功率点输出时的电压；m，m₁，m₂恒定系数，取值范围：0≤m₁＜m＜m₂≤1；

步骤二：根据公式

计算迭代次数n；其中：n为迭代次数；t为搜索精度，大于等于系统允许的最小精度；

步骤三：迭代区间用[a，b]来表示，初始时a＝m₁V_oc，b＝m₂V_oc；k为迭代次数，满足0≤k≤n；根据公式

获得第k次迭代区间的中点，测量距离中点V_z(k)左右两侧ε电压点的充电电流；即V_L(k)＝V_z(k)-ε和V_R(k)＝V_z(k)+ε点的充电电流I_L(k)、I_R(k)的值，根据公式P＝V*I，分别计算这两点的功率P_L(k)、P_R(k)；

其中：V_z(k)为第k次迭代电压区间中点值；ε为大于零的实数；V_L(k)为距离区间中点V_z(k)左侧ε的电压值；V_R(k)为区间中点V_z(k)右侧ε的电压值；I_L(k)为V_L(k)电压点对应的充电电流值、I_R(k)为V_R(k)电压点对应的充电电流值；P_L(k)、P_R(k)分别为电压点V_L(k)、V_R(k)对应的功率值；

步骤四：判断P_L(k)与P_R(k)的大小，若P_L(k)＞P_R(k)，更换迭代区间，新的迭代区间a保持不变，将V_R(k)赋值给b，即变为a＝a，b＝V_R(k)；否则，新的迭代区间将V_L(k)赋值给a，b保持不变，即变为a＝V_L(k)，b＝b；

步骤五：判断k是否达到迭代次数n，若没有，返回步骤三，进行新一轮迭代；若达到迭代次数n，选取最终迭代区间的中点作为最大功率电压点V_m，测量出对应的充电电流I_m，根据公式P＝V*I计算出最大功率P_m。

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