CN104111691A - 光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法，它包括以下步骤：（1）三点连续采样：在太阳能电池P-V特性曲线上任取比较接近的三点A、B、C采样，A点的电压为U0，功率为Pa，B点的电压为U0+△U，功率为Pb，C点电压为U0-△U，功率为Pc；（2）判断电压扰动方向：若Pa＜Pb计数器num加1，反之减1，若Pa>Pc，计数器num加1，反之减1；（3）以时间T为周期改变△U的大小，把扰动电压变化到峰值△Umax。本发明采用三点比较法，可以有效避免外界环境变化而导致的无判断，使得逆变器控制系统能够准确有效地跟踪最大功率点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏逆变器领域，尤其涉及光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法。
背景技术
光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的关键设备，它将太能光伏电池阵列产生的直流电转换成符合电网质量要求的交流电提供当给地用户和电网。随着光伏电站的爆发式增长，光伏发电效率是一个重要的指标，并且直接产生经济效益。
影响光伏逆变器效率的主要因数有：首先功率半导体在电路中不断地斩波，将直流电转换为交流电，功率半导体发热产生的损耗；其次滤波电路中的电抗器在滤波过程中产生的损耗；最后逆变器对于太阳能电池板最大功率点跟踪不准确而导致电池板发电效率的降低。
针对太阳能电池板最大功率点跟踪（MPPT）有各种算法，包括恒定电压法、扰动观察法和导纳增量法等，恒定电压控制法不能实现最大功率点实时跟踪；扰动观察法容易出现误判断，导致最大功率点跟踪错误；导纳增量法和模糊控制法比较复杂，程序实现比较困难。中国发明专利申请号CN201210075998.2公开了一种光伏逆变器最大功率点跟踪的控制方法，其指出了现有”爬山法”的缺陷：MPPT不能兼顾跟踪速度和跟踪精度，对”爬山法”做出改进，采用双Boost+逆变拓扑电路，但其结构复杂，步骤繁琐，在使用中如果某个环节出现问题不易发现，维护不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的两点比较法以确定电压扰动的方向容易出现误扰动和陷入局部最大功率点，以及改进型”爬山法”结构复杂、步骤繁琐、不利于维护，为此提供一种避免两点比较法的缺陷且步骤简单的光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法。
本发明的技术方案是：光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法，它包括以下步骤：（1）、三点连续采样：在太阳能电池P-V特性曲线上任取比较接近的三点A、B、C采样，A点的电压为U0，功率为Pa，B点的电压为U0+△U，功率为Pb，C点电压为U0-△U，功率为Pc；（2）、判断电压扰动方向：若Pa＜Pb计数器num加1，反之减1，若Pa>Pc，计数器num加1，反之减1，若最后计数器num结果为2，则判断电压扰动方向为正，电压继续按照上次的方向扰动，若最后计数器num结果为0，则判断电压无扰动，若最后计数器num结果为-2，则判断电压扰动方向为负，电压按照和上次相反的方向扰动；（3）、以时间T为周期改变△U到峰值△Umax。
上述方案中所述时间T为10min，峰值△Umax为5v。
上述方案的改进是所述电压连续超过T1次沿同一方向扰动，则△U增大1v。
上述方案的进一步改进是所述电压扰动方向和上次相反，则△U减小1v，但△U最小不得小于1v。
本发明的有益效果是采用三点功率比较法，可以有效避免外界环境变化而导致的无判断，使得逆变器控制系统能够准确有效地跟踪最大功率点。采用定时步长扰动法：定时扰动步长，可以避免MPPT跟踪陷入局部最大功率点，使得逆变器系统正确的实现太阳能电池的最大功率点跟踪；采用变步长法：当MPPT向相反方向扰动时，适当地减小步长使得扰动幅度减小，有利于系统在最大功率点运行，提高太阳能电池输出效率；当MPPT向一个方向扰动多少次时，适当地增加步长使得MPPT快速跟踪到最大功率点。
附图说明
图1为太阳能电池P-V特性曲线示意图；
图2为MPPT算法实现基本流程图；
图3为变步长的基本流程图。
具体实施方式
以图1中A、B和C三点为例，具体介绍本发明的具体实现过程。
设A处的电压为U0，电流为I，计算出A点的功率Pa，在A点的上侧和下侧以同样的步长△U 取样，取样点为B和C，B点的电压为U0+△U，功率为Pb，C点的电压为U0-△U，功率为Pc，如图2所示，比较Pa和Pb，若Pa<Pb，则计数器num加1，若Pa＞Pb，则计数器num减1，继续比较Pa和Pc，若Pa>Pc，计数器num加1，若Pa<Pc，计数器减1，最后得到3种结果：2、0和-2，若是结果为2则判断电压扰动方向为正，电压继续沿上次扰动的方向扰动直至达到最大功率点；若是结果为0则判断电压无扰动，这可能是外界环境变化导致或是达到了最大功率点，不做处理；若是结果为-2则判断电压扰动方向为负，电压与上次扰动方向相反的方向扰动，直至达到最大功率点。
如图3所示，为了避免MPPT跟踪陷入局部最大功率点，提高MPPT跟踪效率，判断超过时间T（10min）后改变扰动电压的大小，使得△U等于△Umax，在10min到时后增大至5v，则P-V特性曲线有多峰值时可以有效避免MPPT跟踪陷入局部最大功率点。
如图3所示，当MPPT向同一方向扰动的次数超过T1时，T1取值可以为5次，则扰动步长△U增加1v，最大达到5v，使得MPPT快速跟踪到最大功率点；如果MPPT换向，则减小扰动步长△U，减小幅度为1v，△U最小不小于1v，也就是说△U在使得扰动步长减小，有利于系统在最大功率点稳定运行，提高太阳能电池输出效率。
Claims (4)
1.光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、三点连续采样：在太阳能电池P-V特性曲线上任取比较接近的三点A、B、C采样，A点的电压为U0，功率为Pa，B点的电压为U0+△U，功率为Pb，C点电压为U0-△U，功率为Pc；（2）、判断电压扰动方向：若Pa＜Pb计数器num加1，反之减1，若Pa>Pc，计数器num加1，反之减1，若最后计数器num结果为2，则判断电压扰动方向为正，电压继续按照上次的方向扰动，若最后计数器num结果为0，则判断电压无扰动，若最后计数器num结果为-2，则判断电压扰动方向为负，电压按照和上次相反的方向扰动；（3）、以时间T为周期改变△U到峰值△Umax。
2.如权利要求1所述的光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法，其特征是所述时间T为10min，峰值△Umax为5v。
3.如权利要求2所述的光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法，其特征是所述电压连续超过T1次沿同一方向扰动，则△U增大1v。
4.如权利要求2所述的光伏逆变器基于三点比较法的最大功率点跟踪的控制方法，其特征是所述电压扰动方向和上次相反，则△U减小1v，但△U最小不得小于1v。
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