CN103257667A - 一种光伏系统最大功率点跟踪技术 - Google Patents

一种光伏系统最大功率点跟踪技术 Download PDF

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CN103257667A CN2012105287634A CN201210528763A CN103257667A CN 103257667 A CN103257667 A CN 103257667A CN 2012105287634 A CN2012105287634 A CN 2012105287634A CN 201210528763 A CN201210528763 A CN 201210528763A CN 103257667 A CN103257667 A CN 103257667A
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陶智
周孝进
张晓俊
许宜申
吴玺
吴迪
季晶晶
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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Abstract

本发明公开了一种光伏系统最大功率点跟踪技术，利用混沌门极函数设置初值，光伏电池按照某一电压输出，测得其输出功率；再通过调节脉冲宽度，改变电压，再测试输出功率；比较两功率差值，同时调整步长，如果增加了继续给予相同方向的扰动，如果减小了，给予相反方向的扰动，往复循环以上步骤，随着
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
的减少及迭代次数的增加，混沌门极函数会使扰动步长越来越小，接近最大功率点；当迭代到一定阶段，扰动步长小于阈值时，此时启动抗干扰系统，即采用
Figure DEST_PATH_IMAGE004
曲线及
Figure DEST_PATH_IMAGE006
曲线，实现了对环境变化抗干扰。本发明所采用的技术有效抑制了环境条件如日照、温度改变对跟踪系统产生的影响，实现了高效率，高精度的控制。

Description

一种光伏系统最大功率点跟踪技术
技术领域
本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种光伏系统最大功率点跟踪技术。
背景技术
光伏发电是提供新能源和减少环境污染的有效手段。我国具有发展光伏发电产业得天独厚的自然条件。我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源，据估算，我国陆地表面每年吸收的太阳能辐射能约为                                               
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE004
，全国各地太阳能辐射总量达
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE006
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE008
。从环境和能源双重点出发，光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演重要的角色。因此，进行太阳能光伏电池最大功率点跟踪的研究和开发，达到充分利用太阳能的目的，对于改善我国的能源结构，实现可持续发展具有重大的现实意义。
光伏电池是一种非线性的直流电源，其P-V输出特性具有非线性特征，受日照强度，环境温度和负载的影响。只有在某一输出电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值。所以实时检测光伏电池阵列的输出功率，通过一定的控制算法预测当前工况下光伏电池可能的最大功率输出，从而调节当前的阻抗，改变电压值，使功率点靠近峰值。
 如今的最大功率点跟踪技术种类繁多，但存在如下问题：
1、电压回授是一种最简单的最大功率点跟踪法，当外界条件大幅改变时，系统不能自动的跟踪到太阳能电池的另一个最大功率点。
2、传统的扰动观察法，电路简单，易操作；但是到达最大功率点附近时会在其左右振荡，难以收敛，造成能量的损耗，尤其在气候条件变化缓慢时，容易发生“误判”。
3、增量电导法，虽然减少了在最大功率点附近的振荡，但是对传感器的精度要求比较高，当传感器无法达到非常精密的测量时，其误差是不可避免的。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种光伏系统最大功率点跟踪技术，旨在简化电路设计、加快控制速度、提高控制精度，同时减少环境条件变化所产生的影响。
样处理厂的告知系统为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
    一种光伏系统最大功率点跟踪技术，包括以下步骤：
步骤1）根据混沌门极函数设定一个初始扰动电压即
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE010
，初始以一定的电压输出
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE012
，测得它的输出功率
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤2）在基础上加上或减去
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
，得到新的扰动电压，同时测得输出功率
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE016
；
步骤3）比较两次测得的功率
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE018
，把
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE020
代入混沌门极函数，即
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE022
，该函数是关于
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
的函数，随着迭代或采样次数
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE028
的增加，偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE020AA
的减小，扰动步长或电压会逐渐变小，从而实现了自适应变步长的功能当
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE030
时，继续相同方向的增加步长
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE032
；当
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE034
时，给予反方向的扰动步长，直至扰动步长达到阈值；
步骤4）当迭代到一定阶段，扰动步长小于阈值时，此时启动抗干扰系统，即采用
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE036
曲线及
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE038
曲线，以时间间隔
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE040
为采样周期，连续测试3个功率值
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE042
，其中
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE044
为达到阈值后的功率值，为经过
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
后给予扰动电压后的功率值，
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE046
经过
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE048
后的功率值；
步骤5）令、
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE052
，其中代表了电压扰动和环境变化共同作用下的功率变化，仅仅代表了环境变化引起的功率变化，因值很小，期间环境变化率是一样的，当
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE058
时，且
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE060
，给予正方向的扰动电压；反之给予负方向的扰动电压。
本发明的有益效果是：
本发明所采用的技术有效抑制了环境条件如日照、温度改变对跟踪系统产生的影响，实现了高效率，高精度的控制。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
    图1为本发明总体结构设计框图；
    图2为本发明混沌门极函数变步长控制示意图；
    图3为本发明抗干扰系统工作的示意图。   
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
    参见图1、图2所示，一种光伏系统最大功率点跟踪技术，包括以下步骤：
步骤1）根据混沌门极函数设定一个初始扰动电压即
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
，初始以一定的电压输出，测得它的输出功率
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
；
步骤2）在
Figure DEST_PATH_IMAGE012AAA
基础上加上或减去
Figure DEST_PATH_IMAGE010AAA
，得到新的扰动电压，同时测得输出功率
Figure DEST_PATH_IMAGE016AA
；
步骤3）比较两次测得的功率
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
，把
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAA
代入混沌门极函数，即
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
，该函数是
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
关于、
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAAA
的函数，随着迭代或采样次数
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
的增加，偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAAAA
的减小，扰动步长或电压会逐渐变小，从而实现了自适应变步长的功能当时，继续相同方向的增加步长
Figure 2012105287634100002DEST_PATH_IMAGE032A
；当
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
时，给予反方向的扰动步长，直至扰动步长达到阈值；
步骤4）参见图3所示，当迭代到一定阶段，扰动步长小于阈值时，此时启动抗干扰系统，即采用
Figure DEST_PATH_IMAGE036A
曲线及
Figure DEST_PATH_IMAGE038A
曲线，以时间间隔
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAA
为采样周期，连续测试3个功率值
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
，其中为达到阈值后的功率值，
Figure DEST_PATH_IMAGE016AAA
为经过
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAAA
后给予扰动电压后的功率值，
Figure DEST_PATH_IMAGE046A
经过
Figure DEST_PATH_IMAGE048A
后的功率值；
步骤5）令
Figure DEST_PATH_IMAGE050A
、，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE054A
代表了电压扰动和环境变化共同作用下的功率变化，仅仅代表了环境变化引起的功率变化，因
Figure DEST_PATH_IMAGE040AAAAA
值很小，期间环境变化率是一样的，当
Figure DEST_PATH_IMAGE058A
时，且
Figure DEST_PATH_IMAGE060A
，给予正方向的扰动电压；反之给予负方向的扰动电压。
   以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1. 一种光伏系统最大功率点跟踪技术，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）根据混沌门极函数设定一个初始扰动电压即                                               
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE002
，初始以一定的电压输出
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE004
，测得它的输出功率
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE006
；
步骤2）在
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
基础上加上或减去
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
，得到新的扰动电压，同时测得输出功率
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤3）比较两次测得的功率
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE010
，把
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE012
代入混沌门极函数，即
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE014
，该函数是
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE016
关于
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE018
、的函数，随着迭代或采样次数
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE020
的增加，偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
的减小，扰动步长或电压会逐渐变小，从而实现了自适应变步长的功能当时，继续相同方向的增加步长
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE024
；当
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE026
时，给予反方向的扰动步长，直至扰动步长达到阈值；
步骤4）当迭代到一定阶段，扰动步长小于阈值时，此时启动抗干扰系统，即采用曲线及
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE030
曲线，以时间间隔
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE032
为采样周期，连续测试3个功率值，其中
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE036
为达到阈值后的功率值，为经过
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
后给予扰动电压后的功率值，
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE038
经过
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE040
后的功率值；
步骤5）令
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE044
，其中代表了电压扰动和环境变化共同作用下的功率变化，
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE048
仅仅代表了环境变化引起的功率变化，因值很小，期间环境变化率是一样的，当
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE050
时，且
Figure 2012105287634100001DEST_PATH_IMAGE052
，给予正方向的扰动电压；反之给予负方向的扰动电压。
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