CN102368670B - 无传感器型的最大功率跟踪控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种针对光伏发电系统的无传感器型的最大功率跟踪控制方法，通过对负载电流和输出电流的比较，来追踪最大功率点MPP，省去了传统MPPT方法需要用传感器检测光伏阵列输出电流和输出电压作为反馈信号的环节，使得控制电路相对简单，同时也降低制造成本。在大功率光伏发电系统中，该方法由于无需大电流、高电压的传感器，使得系统操作更加安全，可靠和有效。并且克服了传统MPPT方法容易跟踪失效的缺陷。

Description

无传感器型的最大功率跟踪控制方法
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其是一种光伏发电系统的最大功率跟踪控制方法。
背景技术
太阳能作为一种无污染，可再生的新能源，有着非常广阔的发展前景，在我国得到了广泛的应用。我国是太阳能资源比较丰富的国家，在沿海岛屿，交通不便的山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以到达的农村和少数民族地区，太阳能发电成为解决生产和生活能源的一种可靠途径，可以取得很好的经济效益和社会效益。
在一个光伏发电系统中，通常要求在任一瞬间，能够引出光伏电池转换的最大功率，即系统要能够跟踪光伏电池输出的最大功率点。传统光伏系统最大功率点跟踪控制方法，如扰动观察法、导纳增量法等，都需要使用光伏阵列的输出电流和输出电压作为反馈信号，电压电流相乘后得到功率参数，再通过功率的变化来判断电压扰动方向。申请号：201010106853.5的发明就公开了一种基于导纳增量法的最大功率跟踪系统。这样的控制电路结构显得较为复杂，制造成本也相对较高。并且，在复杂的光照条件下MPPT控制还有可能失效。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种针对光伏发电系统的无传感器型的最大功率跟踪(MPPT)控制方法，该方法建立的系统结构简单，无需大电流、高电压的传感器，系统操作更加安全，可靠和有效。
一种无传感器型的最大功率跟踪控制方法，包括以下步骤：
a.将光伏阵列输出电流Irms增大或减小，记为Irms(k)，Irms的前一状态为Irms(k-1)；
b.比较Irms(k)与Irms(k-1)大小，负载电流Iout(k)与Iout(k-1)大小；
c.通过比较值确定Irms(k)增加或减小；
d.不断循环从步骤b和步骤c。
所述步骤c具体包括：Iout(k)随Irms(k)增加而减小，或IOUT(k)随Irms(k)减小而增加时，Irms(k)减小ΔIrms；Iout(k)随Irms(k)增加而增加，或IOUT(k)随Irms(k)减小而减小时，Irms(k)减小ΔIrms，增加或减小后的状态为新的Irms(k)，前一状态为新的Irms(k-1)。
采取以上技术措施后，具有如下优点：
1.省去了传统MPPT方法需要用传感器检测光伏阵列输出电流和输出电压作为反馈信号的环节，使得控制电路相对简单，同时也降低制造成本。
2.在大功率光伏发电系统中，该方法由于无需大电流、高电压的传感器，使得系统操作更加安全，可靠和有效。
3.经过试验表明，以上技术措施克服了传统MPPT方法容易跟踪失效的缺陷。
附图说明
图1无传感器型MPPT控制方案图(单级式单相逆变器)
图2光伏阵列P-U曲线
具体实施例
下面结合附图和具体实施例作进一步说明。
如图1和图2所示，对于恒定负载的独立光伏系统，当有效功率PPV最大时，在逆变器输出端的输出功率PLoad和输出电流ILoad是最大；对于并网光伏系统，电网电压恒定，当PPV最大时，在逆变器输出端PLoad和ILoad同样也是最大。因此，本发明通过直接控制逆变器的输出电流来间接地控制光伏阵列输出功率。在光伏阵列输出端无需传感器也可以同样实现MPPT控制。实现当中只需考虑变换器输出电流ILoad一个因素，省去了传统MPPT方法需要用传感器检测光伏阵列输出电流和输出电压作为反馈信号的环节。
光伏发电系统中负载电流Iout是唯一的考虑因素。功率变化器由脉宽调制(PWM)控制。占空比增大时，功率变换器的输出电流(也即负载电流)随之增大。图1中Irms可等同看作控制占空比。负载电流Iout上升则引起变换器输入电压(也即光伏阵列输出电压)下降。同样，Irms的上升将引起变换器输出电流上升和输入电压降低。也就是说光伏阵列的输出功率的增加或减小可以通过Irms间接地知道。因此，通过比较Irms和负载电流Iout就可以实现MPPT控制。
一种针对光伏发电系统的无传感器型的最大功率跟踪控制方法。包括以下步骤：
a.将光伏阵列输出电流Irms增大或减小，记为Irms(k)，Irms的前一状态为Irms(k-1)。
b.比较Irms(k)与Irms(k-1)大小，通过Irms(k)的增加或减小影响PWM控制器输出的占空比，影响负载电流Iout的增大或减小，比较Iout(k)与Iout(k-1)大小。
c.通过比较值确定Irms(k)增加或减小：变化关系如表1所示，Iout(k)随Irms(k)增加而减小，或IOUT(k)随Irms(k)减小而增加时，Irms(k)减小ΔIrms；Iout(k)随Irms(k)增加而增加，或IOUT(k)随Irms(k)减小而减小时，Irms(k)减小ΔIrms，增加或减小后的状态为新的Irms(k)，前一状态为新的Irms(k-1)。Irms(k)增加或减小与判断结果的关系如表1所示。
Figure BSA00000586667900041
表I无传感器型MPPT控制描述
d.不断循环从步骤b和步骤c。
P-U曲线如图2所示，假设Irms初始状态在V0到V3阶段，Irms(k)减小ΔIrms，电压U增加，功率P增加，从而引起负载电流IOUT(k)随Irms(k)减小而增加，Irms(k)减小ΔIrms，如此循环上述过程，当越过V3点时，Irms(k)继续减小ΔIrms，电压U增加，功率P减小，从而引起负载电流IOUT(k)随Irms(k)减小而减小，此时Irms(k)增加ΔIrms，经过反复追踪，Irms(k)将处于最大功率点MPP。
同样，在其他范围内，经过反复追踪，Irms(k)也将处于最大功率点MPP。

Claims (1)

1.一种无传感器型的最大功率跟踪控制方法，其特征在于包括以下步骤：
a.将光伏阵列输出电流Irms增大或减小，记为Irms(k)，Irms的前一状态为Irms(k-1)；
b.比较Irms(k)与Irms(k-1)大小，负载电流Iout(k)与Iout(k-1)大小；
c.通过比较值确定Irms(k)增加或减小，具体包括：Iout(k)随Irms(k)增加而减小，或IOUT(k)随Irms(k)减小而增加时，Irms(k)减小ΔIrms；Iout(k)随Irms(k)增加而增加，或IOUT(k)随Irms(k)减小而减小时，Irms(k)减小ΔIrms，增加或减小后的状态为新的Irms(k)，前一状态为新的Irms(k-1)；
d.不断循环从步骤b和步骤c。
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