CN106951023B - 一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法 - Google Patents
一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106951023B CN106951023B CN201710172473.3A CN201710172473A CN106951023B CN 106951023 B CN106951023 B CN 106951023B CN 201710172473 A CN201710172473 A CN 201710172473A CN 106951023 B CN106951023 B CN 106951023B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- mtd
- photovoltaic
- mtr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/66—Regulating electric power
- G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，首先定义光伏组串的等效主导电压Vdomi，将整个光伏组串的I‑V曲线进行划分，划分出带有峰值的曲线部分；定义变量βdomi，将上述步骤中划分的每部分进一步进行划分，使所有的峰值，包括LMPP和GMPP，均在βmax和βmin范围内，再采用传统的Beta法，分别步骤S3划分的区间进行追踪，求出整个光伏组串的GMPP。本发明提出的一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，不仅追踪精确度高，而且简单明了易于实现，同时还能确保追踪速度快，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及光伏系统，特别涉及一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法。
背景技术
当光伏组串发生局部遮挡时，如图1所示，其P-V曲线上会出现多个局部最大功率点(Local Maximum Power Point，LMPP)和一个全局最大功率点(Global Maximum PowerPoint，GMPP)，如图2所示。此时，传统的MPPT算法如，扰动观察法(Perturb&Observe，P&O)、电导增量法(Incremental Conductance，INC)、Beta法等，可能将无法输出在其最大功率，从而造成发电效率下降。
为了能够解决这问题，很多GMPPT算法被提出。根据其算法类型，可大致分为以下三种：
(1)人工智能(Artificial Intelligent，AI)算法，如模糊逻辑(Fuzzy LogicControl，FLC)，粒子群优(Particle Swarm Optimization，PSO)，模拟退火(SimulatedAnnealing，SA)等。其优点在于追踪精度高，适应性强。但其缺点主要在于计算复杂、实现困难，且需要人工设定大量参数以确保其能稳定工作。
(2)阶段性搜索方法(Segmental search)。此类算法一般基于一些数学理论，如斐波纳契线性搜索(Fibonacci line search)、利普希茨连续(Lipschitz continuity)等。此类算法与AI算法相比较为简单、易于实现，且适应性较强。但是，其准确性较低，有可能找不到GMPP。
(3)两步法(Two-stage method)。此类算法一般分为两步：首先，算法先找到所有LMPP，并从中确定GMPP；然后，传统的MPPT算法，如P&O、INC等，用来精确追踪GMPP并将其维持以输出最大功率。相对于前两种方法，此类算法更为灵活。其算法实现难易度、追踪精确度以及算法适应度主要取决于其算法第一步，即如何确定GMPP的大致位置。目前，此类算法大多数基于0.8Voc的算法模型，其代表作为H.Patel所提出的算法。
虽然H.Patel算法优点在于简单明了。但是，其缺点主要在于1)可能存在误判的现象；2)追踪速度慢，效率低。
基于以上论述，本文提出一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法。此算法不仅追踪精确度高，而且简单明了易于实现，同时还能确保追踪速度快，效率高。
发明内容
本发明目的是：提供一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，追踪精确度高，简单明了易于实现，同时还能确保追踪速度快，效率高。
本发明的技术方案是：
1.一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，包括：
S1、首先定义光伏组串的等效主导电压Vdomi，为
Vdomi＝Vstring-(n-1)×Vs+(m-n)×Vd (1)；
其中Vstring为整个光伏组串的输出电压，m为光伏组串的光伏组件数量，n为
其中，Voc为光伏组件的开路电压，α为常量；
公式(1)中，Vd为光伏组件的旁路二极管压降，VS为线性直流电压源，其近似为
其中Vmpp,stc、Impp,stc为光伏组件在标准测试环境下位于MPP点的电压、电流值；Voc,stc为光伏组件在标准测试环境下开路电压；
S2、根据公式(1)-(3)，将整个光伏组串的I-V曲线进行划分，划分出带有峰值的曲线部分；
S3、定义变量βdomi，为
其中c＝q/(NsAKT)，是光伏特性参数；根据公式(4)，可将步骤S2中划分的每部分进一步进行划分，使所有的峰值，包括LMPP和GMPP，均在βmax和βmin范围内。
S4、再采用传统的Beta法，分别对步骤S3划分的区间进行追踪，求出整个光伏组串的GMPP。
优选的，所述常量α，其值设为0.8～0.95之间。
本发明的优点是：
本发明提出的一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，不仅追踪精确度高，而且简单明了易于实现，同时还能确保追踪速度快，效率高。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为发生局部遮挡的光伏组串的示意图；
图2为光伏组串的I-V曲线和P-V曲线。
图3为发生局部遮挡的光伏阵列在第一种情况下的电气特性；
图4为图3所述第一种情况下的I-V曲线；
图5为发生局部遮挡的光伏阵列在第二种情况下的电气特性；
图6为图5所述第二种情况下的I-V曲线；
图7为发生局部遮挡的光伏阵列在第三种情况下的电气特性；
图8为图7所述第三种情况下的I-V曲线；
图9为光伏组串的I-V曲线及其等效划分区间的示意图；
图10为光伏系统原理图；
图11为仿真结果的示意图。
具体实施方式
当光伏组串发生如图1所示的局部遮挡时，根据其工作状态，可分为三种情况。
1.当Module B和Module C因被旁路二极管短路而停止工作时，其电气特性表现为两个独立的电压源Vd，如图3所示。此时，由于光伏组串电流Istring主要由Module A来提供，因此光伏组串的I-V特性主要由Module A主导，如图4所示。
2.同理，当仅有Module C因被旁路二极管短路而停止工作时，其电气特性同样表现为一个独立的电压源Vd，如图5所示。此时，由于Module A表现为一个线性电压源Vs，整个光伏组串的特性主要由Module B主导，如图6所示。
3.同理，当所有Module都正常工作时，Module A和Module B同时表现为一个线性电压源Vs，如图7所示，整个光伏组串的特性主要由Module C主导，如图8所示。
根据上述分析不难看出，当光伏组串发生局部遮挡时，其I-V特性在不同阶段，分别由不同Module所主导。此时，我们只需要追踪此主导Module，便可以追踪到其对应的峰值MPP。在此，我们定义一个新的变量，即光伏组串的等效主导电压(Vdomi)，其可写为
Vdomi＝Vstring-(n-1)×Vs+(m-n)×Vd (1)；
其中Vstring为整个光伏组串的输出电压，m为光伏组串的Module数量，n则由
其中，Voc为光伏组件的开路电压，α为变量，其值一般设在0.8到0.95之间。本文采用0.95。
公式(1)中，Vd为旁路二极管压降，本文设定为0.8V。Vs为线性直流电压源，其近似可由
其中Vmpp,stc、Impp,stc为光伏组件在标准测试环境下(standard test condition，stc)位于MPP点的电压电流值，Voc,stc为光光伏组件在stc下的开路电压。
根据公式(1)-(3)，我们可以将整个光伏组串的I-V曲线，如图9第一行的曲线线所示，进行划分，其结果如图9第二行的曲线所示。此时，为了能够更快更准地追踪MPP，我们接着引用一个变量βdomi，即
其中c＝q/(NsAKT)是光伏特性参数。根据公式(4)，可将图9第二行的曲线进一步进行划分，即为图9第三行的曲线部分。从图9第三行的曲线部分可以看出，所有的峰值，包括LMPP和GMPP，均在βmax和βmin范围内。此时，只需要采用传统的Beta法，分别对这三个区间进行追踪，即可求出整个光伏组串的GMPP。
如图10所示，本发明的系统结构图，其中包括了光伏阵列、DCDC变换器和MPPT跟踪模块。其中太阳能阵列模拟器(PV emulator)用来模拟光伏阵列的输出，dSPACE用来完成本算法的实现。
实验结果如图11所示。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，其特征在于，包括：
S1、首先定义光伏组串的等效主导电压Vdomi，为
Vdomi＝Vstring-(n-1)×Vs+(m-n)×Vd (1)；
其中Vstring为整个光伏组串的输出电压，m为光伏组串的光伏组件数量，n为
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mi>o</mi>
<mi>r</mi>
<mi> </mi>
<mn>0</mn>
<mo><</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>g</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mi>o</mi>
<mi>r</mi>
<mi> </mi>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
<mo><</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>g</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow></mrow>
</mtd>
<mtd>
<mn>...</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mi>o</mi>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi> </mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
<mo><</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>g</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<mi>m</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，Voc为光伏组件的开路电压，α为常量；
公式(1)中，Vd为光伏组件的旁路二极管压降，VS为线性直流电压源，其近似为
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>p</mi>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
<mo>,</mo>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>p</mi>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>g</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>c</mi>
<mo>,</mo>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中Vmpp,stc、Impp,stc为光伏组件在标准测试环境下位于MPP点的电压、电流值；Voc,stc为光伏组件在标准测试环境下开路电压；Istring为光伏组串电流；
S2、根据公式(1)-(3)，将整个光伏组串的I-V曲线进行划分，划分出带有峰值的曲线部分；
S3、定义变量βdomi，为
<mrow>
<msub>
<mi>&beta;</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>o</mi>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>l</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>g</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>o</mi>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>c</mi>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>o</mi>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中c＝q/(NsAKT)，是光伏特性参数；根据公式(4)，可将步骤S2中划分的每部分进一步进行划分，使所有的峰值，包括LMPP和GMPP，均在βmax和βmin范围内；
S4、再采用传统的Beta法，分别对步骤S3划分的区间进行追踪，求出整个光伏组串的GMPP。
2.根据权利要求1所述的基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法，其特征在于，所述常量α，其值设为0.8～0.95之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710172473.3A CN106951023B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710172473.3A CN106951023B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106951023A CN106951023A (zh) | 2017-07-14 |
| CN106951023B true CN106951023B (zh) | 2018-05-18 |
Family
ID=59473308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710172473.3A Active CN106951023B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106951023B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109491443B (zh) * | 2018-11-09 | 2020-10-23 | 西交利物浦大学 | 基于等效电压参考线模型的全局最大电功率点跟踪方法 |
| CN109725674A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-07 | 西安交通大学 | 一种基于sa+pso混合算法的光伏系统最大功率跟踪的优化算法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI444809B (zh) * | 2010-03-31 | 2014-07-11 | Hitachi Ltd | Solar power generation system and control system |
| KR101416274B1 (ko) * | 2012-05-22 | 2014-07-08 | 주식회사 케이디파워 | 출력 최적화 스트링 옵티마와 이를 포함하는 태양광 발전시스템 및 이를 이용한 출력 최적화 태양광 발전방법 |
| CN104866002B (zh) * | 2015-05-15 | 2016-04-20 | 西交利物浦大学 | 一种基于Beta参数的混合型最大功率点跟踪控制方法 |
| CN105824347A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-08-03 | 西交利物浦大学 | 改进的基于β参数的变步长最大功率点跟踪控制方法 |
| CN105827180A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-08-03 | 西交利物浦大学 | 基于Beta参数差分功率控制的分布式光伏系统 |
-
2017
- 2017-03-22 CN CN201710172473.3A patent/CN106951023B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106951023A (zh) | 2017-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yan et al. | MPPT perturbation optimization of photovoltaic power systems based on solar irradiance data classification | |
| Suskis et al. | Enhanced photovoltaic panel model for MATLAB-simulink environment considering solar cell junction capacitance | |
| CN103942438A (zh) | 硅电池光伏组件五参数模型的参数提取方法 | |
| CN104317348A (zh) | 基于粒子群算法的光伏电池板最大功率跟踪方法及系统 | |
| CN106094970A (zh) | 一种基于粒子群全局优化和电导增量法的mppt控制方法 | |
| CN106951023B (zh) | 一种基于β参数的多峰值最大电功率跟踪控制方法 | |
| Lamzouri et al. | Optimized TSMC control based MPPT for PV system under variable atmospheric conditions using PSO algorithm | |
| Fan et al. | Voltage band analysis for maximum power point tracking of stand-alone PV systems | |
| CN103226373A (zh) | 与包括串联的光伏模块的光伏发电装置有关的方法和设备 | |
| Ma et al. | Dem: direct estimation method for photovoltaic maximum power point tracking | |
| CN108107967A (zh) | 一种光伏电池最大功率点追踪方法 | |
| Alsulami et al. | Fraction open circuit and fractional short circuit based incremental conductance maximum power point tracking controller | |
| Tariq et al. | Development of microcontroller-based maximum power point tracker for a photovoltaic panel | |
| Yahfdhou et al. | Modeling and optimization of a photovoltaic generator with matlab/simulink | |
| Yatimi et al. | Design of an Incremental Conductance Maximum power point tracking Controller based on Automation PLC for PV Applications | |
| Sarma et al. | Modeling of a Typical Photovoltaic Module using Matlab/Simulink | |
| CN104656736B (zh) | 供电控制系统及方法 | |
| Kumar et al. | Development of ANFIS-based algorithm for MPPT controller for standalone photovoltaic system | |
| Chu et al. | ANFIS-based maximum power point tracking control of PV modules with DC-DC converters | |
| Yu et al. | Hybrid global maximum power point tracking algorithm under partial shading condition | |
| Oh et al. | Modeling of practical photovoltaic generation system using controllable current source based inverter | |
| Yan et al. | MPPT control technology based on the GWO-VINC algorithm | |
| Al-Mohaya et al. | Implementation of field programmable gate array based maximum power point tracking controller of photovoltaic system | |
| Cherchali et al. | Parametric identification of a photovoltaic panel by the Firefly algorithm | |
| Huang et al. | Development of intelligent solar panel cleaning system with fuzzy logic theorem |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |