CN106981882B - 一种光伏发电系统mppt扰动方法 - Google Patents

一种光伏发电系统mppt扰动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏发电系统MPPT扰动方法，所述光伏发电系统包括N个前级拓扑、一个后级拓扑，所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏组件，所述N个前级拓扑的输出端并联至后级拓扑的输入端，其特征在于，所述MPPT扰动方法包括MPPT扰动周期的第一子周期和第二子周期，在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输入功率P1后进行后级MPPT扰动，并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2，在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功率P3后进行前级MPPT扰动，并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4。本发明通过前后级分别进行MPPT扰动，使得系统具有较宽的MPPT范围，且无须进行前后级的信息交互。

Description

一种光伏发电系统MPPT扰动方法
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，特别是涉及一种光伏发电系统MPPT扰动方法。
背景技术
目前，光伏控制器、光伏逆变器多为一级或两级拓扑系统，其中两级拓扑能够实现多路MPPT，且具有更宽的MPPT范围。
光伏两级MPPT系统如图1所示由多个前级拓扑汇流至后级，由后级输出。两级拓扑组成的光伏发电系统，一般由前级拓扑进行MPPT跟踪，后级拓扑稳定母线输入功率。
现有技术中，母线电压控制参考值一般采用两种方式：
1、根据需求设置固定的母线参考值。
2、由前级输入电压值计算得出所需的母线参考值。
方式1的不足之处为MPPT的电压范围受到母线电压参考值的限制（升压电路则MPPT电压范围的上限为母线电压参考值，降压电路则MPPT电压范围的下限为母线电压参考值）。
方式2解决了方式1的不足，但为了在高低压输入情况下，系统均能进行正常MPPT跟踪，母线电压的给定值需要由前级输入电压决定。而直流母线电压由后级控制，因此前后级之间需要进行母线给定的信息交互。前后级拓扑之间的空间距离较远，受线路干扰等因素，信息交互变得困难，整体系统可靠性降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光伏发电系统MPPT扰动方法，通过前后级分别进行MPPT扰动，使得系统具有较宽的MPPT范围，且无须进行前后级的信息交互。
本发明采用以下方案实现：一种光伏发电系统MPPT扰动方法，所述光伏发电系统包括N个前级拓扑、一个后级拓扑，所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏组件，所述N个前级拓扑的输出端并联至后级拓扑的输入端，所述MPPT扰动方法包括MPPT扰动周期的第一子周期和第二子周期，具体包括以下步骤：
步骤S1：在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输入功率P1后进行后级MPPT扰动，并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2；
步骤S2：在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功率P3后进行前级MPPT扰动，并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4，返回步骤S1，进入下一个第一子周期。
进一步地，所述步骤S1，具体包括以下步骤：
步骤S11：在当前MPPT扰动周期的第一子周期中，采集后级拓扑扰动前的输入电流I1和输入电压U1，计算得到后级拓扑扰动前的输入功率P1（k）；
步骤S12：根据上一MPPT扰动周期的后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2（k-1）和当前MPPT扰动周期的后级拓扑扰动前的输入功率P1（k），根据MPPT算法，计算得到扰动母线电压参考值Ua，根据扰动母线电压参考值Ua扰动直流母线电压；
步骤S13：维持第一预设时长后，采集后级拓扑稳定后的输入电流I2和输入电压U2，计算得到后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2（k）；
步骤S14：维持第二预设时长后，进入MPPT扰动周期的第二子周期；
其中，k为大于等于1的正整数。
进一步地，所述步骤S2，具体包括以下步骤：
步骤S21：在当前MPPT扰动周期的第二子周期中，采集前级拓扑扰动前的输入电流I3和输入电压U3，计算得到后级拓扑扰动前的输入功率P3（k）；
步骤S22：根据上一MPPT扰动周期的前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4（k-1）和当前MPPT扰动周期的前级拓扑扰动前的输入功率P3（k），根据MPPT算法，计算得到扰动光伏组件电压参考值Ub，根据扰动光伏组件电压参考值Ub，扰动光伏组件输出电压；
步骤S23：维持第三预设时长后，采集前级拓扑扰动后稳定的输入电流I1和输入电压U1，计算得到后级拓扑稳定后的输入功率P4（k）；
步骤S24：维持第四预设时长后，当前MPPT扰动周期结束；
其中，k为大于等于1的正整数。
进一步地，所述MPPT扰动周期的第一子周期中，后级拓扑进行后级MPPT扰动，还包括：在后级拓扑扰动直流母线电压时，后级拓扑和前级拓扑进行对时，后级拓扑和前级拓扑同时计时至当前MPPT周期结束。
进一步地，所述前级拓扑为DC/DC拓扑；所述后级拓扑为DC/AC拓扑或DC/DC拓扑。
与现有技术相比，本发明的一种光伏发电系统MPPT扰动的方法，通过前后级分别进行MPPT跟踪，具有以下有益效果：
1、后级拓扑的后级母线电压参考值可变化，克服现有固定参考值方案MPPT范围受限的问题，使得系统具有较宽的MPPT范围；
2、依次进行后级拓扑MPPT扰动，在不需要前后级信息交互的情况下，后级拓扑根据功率变化，由后级独立判断、计算母线电压参考值，调整母线电压以保证各路前级输入均处于正常MPPT工况；
3、前后级拓扑MPPT扰动不需要前后级拓扑信息交互，无需通信线路，不受线路干扰等因素，前后级拓扑不受空间距离的限制、不受前级路数限制；
4、由母线电压变化点作为前后级MPPT的对时时间点，前后级拓扑分别进行MPPT周期对时，确保前后级拓扑能处于相同的MPPT扰动周期中。
附图说明
图1为光伏发电两级系统的系统框图；
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本实施例提供一种光伏发电系统MPPT扰动方法，所述光伏发电系统包括N个前级拓扑、一个后级拓扑，其中前级拓扑为DC/DC拓扑，后级拓扑为DC/AC拓扑，所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏组件，所述N个前级拓扑的输出端并联至后级拓扑的输入端，所述MPPT扰动方法包括MPPT扰动周期的第一子周期和第二子周期，具体包括以下步骤：
步骤S1：在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输入功率P1后进行后级MPPT扰动，并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2；
步骤S2：在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功率P3后进行前级MPPT扰动，并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4，返回步骤S1，进入下一个第一子周期。
在本实施例中，所述前级拓扑为DC/DC拓扑，具体采用DC/DC变换器；所述后级拓扑为DC/AC拓扑，具体采用DC/AC逆变器，并入市电网络，接入负载；特别地，所述后级拓扑还可以为DC/DC拓扑，进行回流升压，接入电池组，实现储能充电功能。
在本实施例中，所述步骤S1，具体包括以下步骤：
步骤S11：在当前MPPT扰动周期的第一子周期中，采集后级拓扑扰动前的输入电流I1和输入电压U1，计算得到后级拓扑扰动前的输入功率P1（k）；
步骤S12：根据上一MPPT扰动周期的后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2（k-1）和当前MPPT扰动周期的后级拓扑扰动前的输入功率P1（k），根据MPPT算法，计算得到扰动母线电压参考值Ua，根据扰动母线电压参考值Ua扰动直流母线电压；
步骤S13：维持第一预设时长后，采集后级拓扑稳定后的输入电流I2和输入电压U2，计算得到后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2（k）；
步骤S14：维持第二预设时长后，进入MPPT扰动周期的第二子周期；
其中，k为大于等于1的正整数。
在本实施例中，所述步骤S2，具体包括以下步骤：
步骤S21：在当前MPPT扰动周期的第二子周期中，采集前级拓扑扰动前的输入电流I3和输入电压U3，计算得到后级拓扑扰动前的输入功率P3（k）；
步骤S22：根据上一MPPT扰动周期的前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4（k-1）和当前MPPT扰动周期的前级拓扑扰动前的输入功率P3（k），根据MPPT算法，计算得到扰动光伏组件电压参考值Ub，根据扰动光伏组件电压参考值Ub，扰动光伏组件输出电压；
步骤S23：维持第三预设时长后，采集前级拓扑扰动后稳定的输入电流I1和输入电压U1，计算得到后级拓扑稳定后的输入功率P4（k）；
步骤S24：维持第四预设时长后，当前MPPT扰动周期结束；
其中，k为大于等于1的正整数。
在本实施例中，所述MPPT扰动周期的第一子周期中，后级拓扑进行后级MPPT扰动，还包括：在后级拓扑扰动直流母线电压时，后级拓扑中的后级计时器和前级拓扑中的前级计时器根据直流母线电压的变化进行对时，把母线电压的变化点作为前后级MPPT的对时时间点，前级计时器和后级计时器同时计时至当前MPPT周期结束。
在本实施例中，在正常运行过程中，可能会由于工况变化（如光强变化、部分前级关机等）造成直流母线电压短时间抖动，干扰前后级拓扑的计时器对时，采用该方法可以对干扰前后级拓扑的对计时器的对时进行防干扰处理。
所述防干扰处理的方式举例如下：设置时间阈值Δt、母线电压变化阈值ΔU，当Tcnt∈[Ts-Δt，﹢∞] ,ΔU<|U bus_now - U bus_pre |时，才允许对时（Ts为MPPT扰动周期，Δt <<Ts，U bus_now、U bus_pre分别为当前、前一个MPPT周期的母线电压值）。防扰处理方法不局限于上述举例。
以上所提到的MPPT子算法均可为两点爬山法、三点爬山法、电导法等常见MPPT算法。其中，电导法在各阶段采集的功率P包含输入电压U和输入电流I。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种光伏发电系统MPPT扰动方法，所述光伏发电系统包括N个前级拓扑、一个后级拓扑，所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏组件，所述N个前级拓扑的输出端并联至后级拓扑的输入端，其特征在于：所述MPPT扰动方法包括MPPT扰动周期的第一子周期和第二子周期，具体包括以下步骤：
步骤S1：在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输入功率P1后进行后级MPPT扰动，并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2；
步骤S2：在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功率P3后进行前级MPPT扰动，并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4，返回步骤S1，进入下一个第一子周期。
2.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统MPPT扰动方法，其特征在于：所述步骤S1，具体包括以下步骤：
步骤S11：在当前MPPT扰动周期的第一子周期中，采集后级拓扑扰动前的输入电流I1和输入电压U1，计算得到后级拓扑扰动前的输入功率P1（k）；
步骤S12：根据上一MPPT扰动周期的后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2（k-1）和当前MPPT扰动周期的后级拓扑扰动前的输入功率P1（k），根据MPPT算法，计算得到扰动母线电压参考值Ua，根据扰动母线电压参考值Ua扰动直流母线电压；
步骤S13：维持第一预设时长后，采集后级拓扑扰动后稳定的输入电流I2和输入电压U2，计算得到后级拓扑扰动后稳定的输入功率P2（k）；
步骤S14：维持第二预设时长后，进入MPPT扰动周期的第二子周期；
其中，k为大于等于1的正整数。
3.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统MPPT扰动方法，其特征在于：所述步骤S2，具体包括以下步骤：
步骤S21：在当前MPPT扰动周期的第二子周期中，采集前级拓扑扰动前的输入电流I3和输入电压U3，计算得到前级拓扑扰动前的输入功率P3(k)；
步骤S22：根据上一MPPT扰动周期的前级拓扑扰动后稳定的输入功率P4（k-1）和当前MPPT扰动周期的前级拓扑扰动前的输入功率P3（k），根据MPPT算法，计算得到扰动光伏组件电压参考值Ub，根据扰动光伏组件电压参考值Ub，扰动光伏组件输出电压；
步骤S23：维持第三预设时长后，采集前级拓扑扰动后稳定的输入电流I4和输入电压U4，计算得到前级拓扑稳定后的输入功率P4(k)；
步骤S24：维持第四预设时长后，当前MPPT扰动周期结束；
其中，k为大于等于1的正整数。
4.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统MPPT扰动方法，其特征在于：所述MPPT扰动周期的第一子周期中，后级拓扑进行后级MPPT扰动，还包括：在后级拓扑扰动直流母线电压时，后级拓扑和前级拓扑进行对时，后级拓扑和前级拓扑同时计时至当前MPPT扰动周期结束。
5.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统MPPT扰动方法，其特征在于：所述前级拓扑为DC/DC拓扑。
6.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统MPPT扰动方法，其特征在于：所述后级拓扑为DC/AC拓扑或DC/DC拓扑。
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