CN113359939B - 一种光伏热电mppt控制方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种光伏热电mppt控制方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种光伏热电MPPT控制方法，包括以下步骤：通过步长计数器获取光伏热电耦合系统的步长数据；判断当前光伏发电和热电发电总功率和前一个扰动周期的光伏发电和热电发电总功率大小，根据当前总功率和前一个扰动周期总功率的差值大小，对步长计数器进行处理；获取系统当前周期和前一个扰动周期的温度差和电压差，根据温度差和电压差的乘积和温度差、电压差的大小确定下一个扰动周期的步长给定值；根据步长计数器的计算结果确定步长比例；通过确定步长比例，获取稳定的最大功率，实现光伏热电MPPT的控制。

Description

一种光伏热电MPPT控制方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及光伏热电技术的研究领域，特别涉及一种光伏热电MPPT控制方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
光伏热电耦合系统发电功率受到光伏发电功率和热电发电功率大小的影响，其耦合系统的最大功率不仅是受单个发电系统的最大功率的影响，而是两者耦合系统发电功率总和的最大值。单一系统的最大效率跟踪无法跟踪到整体系统的最大效率。同时光伏电池的输出功率特性具有很强的非线性，其最大输出功率及最大输出功率点电压与电流随着光伏电池温度、光照强度、光照的不均衡度等因素变化。热电发电的输出功率则受到耦合系统的热源即光伏模块的温度、光伏模块的效率、外部负载、冷却系统效率等影响。同时光伏发电系统能够影响热电发电系统的发电效率，需要对整体系统进行考虑才能找到最大功率点。
目前，对发电系统发电最大效率跟踪方法有很多，但主要是针对单一系统(光伏发电系统、热电发电系统)的最大效率跟踪方案，如恒定电压法、扰动观察法、增量电导法等等，但是这些方法各有其优缺点及适用范围。扰动观察法则是间隔一段实际进行一次扰动，若扰动后电源输出功率增大，则下次保持扰动方向，若扰动后电源输出功率减小，则向相反方向扰动。单一方案的最大效率跟踪只能跟踪到单一系统的最大效率，但对于光伏热电耦合系统而言，无法跟踪到光伏热电耦合系统的最大效率点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种光伏热电MPPT控制方法、控制系统及存储介质，根据前功率给定值Pn和前一个扰动周期功率给定值Pn-1的大小比较结果、以及系统温度差ΔT的大小来实时调整扰动步长大小、并确定下一个扰动周期的功率给定值Pn+1，解决传统扰动观察法无法跟踪到光伏热电耦合系统最大功率点、光伏热电耦合系统对最大功率点跟踪效率较低、无法跟踪到系统最大功率的问题，使得光伏热电耦合系统的输出功率能够找到最大功率点并尽快稳定在功率最大点，具有较好的动态性能和稳态性能。
本发明的第一目的在于提供一种光伏热电MPPT控制方法。
本发明的第二目的在于提供一种光伏热电MPPT控制系统。
本发明的第三目的在于提供一种设备。
本发明的第四目的在于提供一种计算机可读存储介质。
本发明的第一目的通过以下的技术方案实现：
一种光伏热电MPPT控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过步长计数器获取光伏热电耦合系统的步长数据；
判断当前光伏发电和热电发电总功率和前一个扰动周期的光伏发电和热电发电总功率大小，根据当前总功率和前一个扰动周期总功率的差值大小，对步长计数器进行处理；
获取系统当前周期和前一个扰动周期的温度差和电压差，根据温度差和电压差的乘积和温度差的大小确定下一个扰动周期的步长给定值；
根据步长计数器的计算结果确定步长比例；
通过改变跟踪步长比例，获取稳定的最大功率，实现光伏热电MPPT的控制。
进一步地，所述通过步长计数器获取光伏热电耦合系统的步长数据，具体为：通过前进步长计数器获取前进步长数据，通过后退步长计数器获取后退步长数据。
进一步地，所述判断当前光伏发电和热电发电总功率和前一个扰动周期的光伏发电和热电发电总功率大小，根据当前总功率和前一个扰动周期总功率的差值大小，对步长计数器进行处理，具体为：若当前总功率大于前一个扰动周期总功率，则后退步长计数器清零，前进步长计数器累加一次；若当前总功率小于等于前一个扰动周期总功率，则前进步长计数器清零，后退步长计数器累加一次。
进一步地，所述获取系统当前周期和前一个扰动周期的温度差和电压差，具体为：通过当前系统温度值和前一个扰动周期系统温度值进行差值计算，得到温度差，通过当前系统电压值和前一个扰动周期系统电压值进行差值计算，得到电压差。
进一步地，所述根据温度差和电压差的乘积和温度差的大小确定下一个扰动周期的步长给定值，具体为：根据系统当前周期和前一个扰动周期的功率差dP和电压差dU的乘积与0比较结果，以及温度差ΔT的大小确定下一个扰动周期的步长给定值。
进一步地，所述确定下一个扰动周期的步长给定值，具体如下：
当dP*dU>0、且ΔT＜-0.5时，D(n+1)＝D(n)-D*X*A；
当dP*dU>0、且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)＝D(n)-D*X*B；
当dP*dU>0、且-0.2<ΔT＜0时，D(n+1)＝D(n)-D*X*C；
当dP*dU>0、且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)＝D(n)+D*X*C；
当dP*dU>0、且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)＝D(n)+D*X*B；
当dP*dU>0、且0.5＜ΔT时，D(n+1)＝D(n)+D*X*A；
当dP*dU<0、且ΔT＜-0.5时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*A；
当dP*dU<0、且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*B；
当dP*dU<0、且-0.2＜ΔT＜0时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*C；
当dP*dU<0、且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*C；
当dP*dU<0、且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*B；
当dP*dU<0、且0.5＜ΔT时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*A；
其中，A、B、C为系统的步长比例系数，同时A、B、C均为大于零的有理数，且A＞B＞C；D为系统的基础步长，即系统的最低步长；X为前进步长比例，根据前进步长计数器的计数结果确定前进步长比例；Y为后退步长比例，根据后退步长计数器的计数结果确定后退步长比例。
进一步地，所述根据步长计数器的计算结果确定步长比例，具体为：
当前进步长计数器累计数＞70时，X＝E1；
当前进步长计数器累计数＞30时，X＝E2；
当前进步长计数器累计数＞5时，X＝E3；
当前进步长计数器累计数＜5时，X＝E4；
其中，E1、E2、E3、E4均为大于零的有理数，且E1＞E2＞E3＞E4；X为前进步长比例，根据前进步长计数器的计数结果确定前进步长比例；
进一步地，所述根据步长计数器的计算结果确定步长比例，具体为：
当后退步长计数器累计数＞70时，X＝F1；
当后退步长计数器累计数＞30时，X＝F2；
当后退步长计数器累计数＞5时，X＝F3；
当后退步长计数器累计数<5时，X＝F4；
其中，F1、F2、F3、F4均为大于零的有理数，且F1＞F2＞F3＞F4；Y为后退步长比例，根据后退步长计数器的计数结果确定后退步长比例。
本发明的第二目的通过以下技术方案实现：
一种光伏热电MPPT控制系统，其特征在于，包括：
第一数据获取模块(001)，用于获取所述光伏热电耦合系统当前的前进步长数据和后退步长数据；
第二数据获取模块(002)，用于获取所述光伏热电耦合系统当前扰动周期的第一参数和上一扰动周期的第二参数，其中，所述第一参数和所述第二参数均包括总功率给定值、温度值和电压值；
第一数据处理模块(003)，用于根据所述第一参数和所述第二参数，确定差值参数，其中，所述差值参数包括功率差值、温度差值和电压差值；
数据更新模块(004)，用于根据所述功率差值，对所述前进步长数据和所述后退步长数据进行更新；
第二数据处理模块(005)，用于根据所述差值参数以及更新后的所述前进步长数据和所述后退步长数据，确定下一扰动周期的跟踪步长。
本发明的第三目的通过以下技术方案实现：
一种设备，包括处理器，所述处理器用于执行所述光伏热电MPPT控制方法。
本发明的第四目的通过以下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的光伏热电MPPT控制方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明通过，当前系统温度和前一个扰动周期系统温度实时调整系统步长的光伏热电耦合系统扰动观察法MPPT跟踪方法，根据前功率给定值Pn和前一个扰动周期功率给定值Pn-1的大小比较结果、以及系统温度差ΔT的大小来实时调整扰动步长大小、并确定下一个扰动周期的功率给定值Pn+1；使得光伏热电耦合系统的输出功率能够找到最大功率点并尽快稳定在功率最大点，具有较好的动态性能和稳态性能；与现有技术相比，能够提升光伏热电耦合发电系统在温度变化速率大的情况下的跟踪速度和减小光伏热电耦合发电系统在稳态时的波动，与传统方法相比能够提升光伏热电耦合发电系统的发电效率。
附图说明
图1为本发明所述一种光伏热电MPPT控制方法流程图；
图2为本发明所述实施例中P-V曲线为扰动观察法的原理图；
图3为本发明所述实施例中传统扰动观察法对光伏热电耦合系统进行MPPT跟踪的系统输出功率图；
图4为本发明所述实施例中将温度作为影响因子加入到传统扰动观察法中对光伏热电耦合系统进行MPPT跟踪的系统输出功率图；
图5为本发明所述实施例中加入前进步长计数和后退步长计数对光伏热电耦合系统进行MPPT跟踪的系统输出功率图。
图6为本发明所述一种光伏热电MPPT控制系统结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
本实施例公开了一种光伏热电MPPT(最大功率点跟踪)控制方法，应用于光伏热电耦合系统，包括步骤A001、A002、A003、A004和A005。需要说明的是，本发明实施例的描述中，对方法步骤的连续标号是为了便于审查和理解，结合本发明的整体技术方案以及步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本发明技术方案所达到的技术效果。
本实施例的光伏热电MPPT控制方法，是基于温度的实时变步长扰动观察法的原理，其中扰动观察法的原理为：每隔一段固定时间增加或减小系统的输出电压，同时测量扰动后电源输出功率的变化，若两者变化方向一样，则保持相同的扰动方向，反之，将扰动方向改为相反的扰动方向。
在本实施例中，光伏热电MPPT控制方法如图1所示，详细步骤如下：
A001、获取光伏热电耦合系统当前的前进步长数据和后退步长数据。
根据扰动观察法的原理，可以将扰动方向分为前进方向和后退方向，相应的，当扰动方向为前进方向时，跟踪步长为前进步长；当扰动方向为后退方向时，跟踪步长为后退步长。其中，前进步长数据可以通过前进步长计数器来进行计数得到，后退步长计数器可以通过后退步长计数器来进行计数得到。
A002、获取光伏热电耦合系统当前扰动周期的第一参数和上一扰动周期的第二参数，其中，第一参数和第二参数均包括总功率给定值、温度值和电压值。
对于光伏热电耦合系统而言，总功率给定值是指光伏发电和热电发电的总功率给定值，与现有的光伏发电系统相比，光伏热电耦合系统受温度影响较大，其中，光照强度和环境温度都能影响光伏热电耦合系统中的光伏模块的温度，而热电发电模块受温度(光伏模块温度)的影响，温度发生变化时，光伏热电耦合系统的最大功率点会发生偏移。因此，本实施例通过总功率给定值、温度值和电压值等多个参数来辅助确定跟踪步长，有利于适应光伏热电耦合系统的特性。
A003、根据第一参数和第二参数，确定差值参数，其中，差值参数包括功率差值、温度差值和电压差值。
在本实施例中，功率差值＝当前扰动周期的总功率给定值-上一扰动周期的总功率给定值，温度差值＝当前扰动周期的温度值-上一扰动周期的温度值，电压差值＝当前扰动周期的电压值-上一扰动周期的电压值。
A004、根据功率差值，对前进步长数据和后退步长数据进行更新。
请参照图2，图2中示出的P-V曲线为扰动观察法的原理图，对于在MPP点(最大功率点)左边的曲线，需要增大U(电压)值才能跟踪到MPP点，此时的扰动方向为前进方向，跟踪步长为前进步长，相应的，对于在MPP点右边的曲线，需要减小U值才能跟踪到MPP点，此时的扰动方向为后退方向，跟踪步长为后退步长。基于扰动观察法的原理，根据功率差值，即当前扰动周期的总功率给定值与上一扰动周期的总功率给定值之间的差值关系，可以得到当前扰动周期的扰动方向，从而对前进步长数据和后退步长数据进行更新。
A005、根据差值参数以及更新后的前进步长数据和后退步长数据，确定下一扰动周期的跟踪步长。
与单一的光伏发电系统相比，本实施例根据光伏热电耦合系统的特性，通过功率差值、温度差值和电压差值等差值参数结合更新后的前进步长数据和后退步长数据，确定下一扰动周期的跟踪步长，可以为跟踪步长的设定提供一种动态计算方式，可以兼顾跟踪精度和响应速度，有利于改善以下情况：当跟踪步长选取过大时在MPP点附近有较大的功率振荡而导致的部分功率损失；或者，当跟踪步长选取过小时，光伏热电耦合系统对外界环境变化的响应能力较差。
本发明根据光伏热电耦合系统特性，对当前扰动周期的第一参数和上一扰动周期的第二参数进行处理，并动态确定下一扰动周期的跟踪步长，可以对光伏热电耦合系统的最大功率点进行跟踪，使得光伏热电耦合系统的输出功率能够找到最大功率点并尽快稳定在功率最大点，从而获得良好的动态性能和稳态性能。
上述步骤A004、根据功率差值，对前进步长数据和后退步长数据进行更新，包括：
当功率差值大于0，即Pn>Pn-1时，将后退步长数据清零，对前进步长数据进行累加，其中Pn为当前扰动周期的总功率给定值，Pn-1为上一扰动周期的总功率给定值；
当功率差值小于或等于0，即Pn≤Pn-1时，将前进步长数据清零，对后退步长数据进行累加。
本实施例的光伏热电MPPT控制方法还包括步骤：
根据更新后的前进步长数据，确定前进步长比例值；
根据更新后的后退步长数据，确定后退步长比例值。
具体的，确定前进步长比例值，包括：
当C1>70时，前进步长比例的取值为E1；
当30<C1≤70时，前进步长比例的取值为E2；
当5<C1≤30时，前进步长比例的取值为E3；
当0<C1≤5时，前进步长比例的取值为E4；
其中，C1为前进步长数据的累计值，E1、E2、E3、E4均为大于零的有理数，且E1＞E2＞E3＞E4。当C1值较大时，光伏热电耦合系统处于跟踪阶段，此时需要增大扰动步长，用以减小用于跟踪MPP点的时间，从而提高跟踪速度；当C1值较小时，系统跟踪处于稳定阶段，此时需要减小扰动步长，用以提高系统在稳定阶段的稳定性。
确定后退步长比例值，包括：
当C2>70时，后退步长比例的取值为F1；
当30<C2≤70时，后退步长比例的取值为F2；
当5<C2≤30时，后退步长比例的取值为F3；
当0<C2≤5时，后退步长比例的取值为F4；
其中，C2为后退步长数据的累计值，F1、F2、F3、F4均为大于零的有理数，且F1＞F2＞F3＞F4。与确定前进步长比例值的原理相似，当C2值较大时，光伏热电耦合系统处于跟踪阶段，此时需要增大扰动步长，用以减小用于跟踪MPP点的时间，从而提高跟踪速度；当C2值较小时，系统跟踪处于稳定阶段，此时需要减小扰动步长，用以提高系统在稳定阶段的稳定性。
上述步骤A005、根据差值参数以及更新后的前进步长数据和后退步长数据，确定下一扰动周期的跟踪步长，包括：
根据功率差值和电压差值的乘积、温度差值和前进步长比例，确定下一扰动周期的跟踪步长；
或者，根据功率差值和电压差值的乘积、温度差值和后退步长比例，确定下一扰动周期的跟踪步长。
其中，确定下一扰动周期的跟踪步长，包括：
当dP*dU>0且ΔT＜-0.5时时，D(n+1)＝D(n)-D*A*X；
当dP*dU>0且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)＝D(n)-D*X*B；
当dP*dU>0且-0.2<ΔT＜0时，D(n+1)＝D(n)-D*X*C；
当dP*dU>0且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)＝D(n)+D*X*C；
当dP*dU>0且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)＝D(n)+D*X*B；
当dP*dU>0且0.5＜ΔT时，D(n+1)＝D(n)+D*X*A；
当dP*dU<0且ΔT＜-0.5时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*A；
当dP*dU<0且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*B；
当dP*dU<0且-0.2＜ΔT＜0时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*C；
当dP*dU<0且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*C；
当dP*dU<0且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*B；
当dP*dU<0且0.5＜ΔT时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*A；
式中，dP为功率差值，dU为电压差值，ΔT为温度差值，A、B、C为光伏热电耦合系统的步长比例系数，A、B、C均为大于零的有理数，且A＞B＞C；D为光伏热电耦合系统的基础步长，D(n)为光伏热电耦合系统当前扰动周期的跟踪步长，D(n+1)为下一扰动周期的跟踪步长；X为前进步长比例，Y为后退步长比例。在本实施例中，根据光伏热电耦合系统的温度变化情况而对步长比例系数A、B、C进行选取，能够显著提升MPP点的跟踪效果，而且结合前进步长比例X和后退步长比例Y，可以使光伏热电耦合系统处于稳定阶段时扰动步长小而跟踪步长较大，有利于减小系统稳定时的功率波动以及提高跟踪时的跟踪速度。
本实施例的光伏热电耦合系统包括光伏发电模块和热电发电模块，下面以一个更加具体的示例来对上述的光伏热电MPPT控制方法进行Matlab/Simulink仿真分析，在本实施例技术方案中，以上各参数的示例取值依次为：
A＝19；B＝4；C＝1；
E1＝6、E2＝4、E3＝2、E4＝1；
F1＝6、F2＝4、F3＝2、F4＝1。
其中，仿真选用的光伏发电模块的型号为SP75PV，光伏发电模块具体参数请参见表1，热电发电模块的具体参数请参见表2：
Figure GDA0003608374980000091
表1
Figure GDA0003608374980000101
表2
仿真选用的条件为：聚光度C＝1、光照强度为1000W/m2，热点模块与环境的热交换率为20W/K、n为127。开始时的环境温度Ta＝298K，环境温度从0.1s时刻开始在0.01s内逐渐升为350K。
1)使用传统扰动观察法对光伏热电耦合系统进行MPPT跟踪(步长为0.0005)，其系统输出功率如图3所示。
2)将温度作为影响因子加入到传统扰动观察法中，将定步长改为变步长扰动观察法，对光伏热电耦合系统MPPT跟踪的输出功率如图4所示。
3)加入前进步长计数和后退步长计数，使在稳定状态时跟踪步长减小，在追踪最大效率时跟踪步长增大，其输出功率仿真图像如图5所示。
对比图3、图4和图5可知，改进型扰动观察法能够更快跟踪到系统的最大功率点，且在最大功率点上的振荡幅度更小，在0.1s～0.101s温度由298K逐步增长到350K，改进型扰动观察法能够更快地跟踪到系统的最大功率点，并逐步稳定下来，且在稳态时的振荡幅度更小，基于温度的扰动观察法能够根据温度变化的速率来实时调整扰动步长，在温度变化速率大时，跟踪步长增大，使系统能够更快跟踪到最大功率点，在温度不变时，跟踪步长调整则根据总功率的变化(前进步长数据或后退步长数据)的累计值进行实时调整步长，在稳态时能够减少振荡，提高系统的稳定性。改善传统扰动观察法由于跟踪步长选取过大而导致系统稳态时震荡过大造成功率损失和步长过小时导致跟踪到系统最大功率点时间过长而造成功率损失的情况。
基于上述的光伏热电MPPT控制方法，本发明实施例还公开光伏热电MPPT控制系统，应用于光伏热电耦合系统，包括：
第一数据获取模块001，用于获取光伏热电耦合系统当前的前进步长数据和后退步长数据；
第二数据获取模块002，用于获取光伏热电耦合系统当前扰动周期的第一参数和上一扰动周期的第二参数，其中，第一参数和第二参数均包括总功率给定值、温度值和电压值；
第一数据处理模块003，用于根据第一参数和第二参数，确定差值参数，其中，差值参数包括功率差值、温度差值和电压差值；
数据更新模块004，用于根据功率差值，对前进步长数据和后退步长数据进行更新；
第二数据处理模块005，用于根据差值参数以及更新后的前进步长数据和后退步长数据，确定下一扰动周期的跟踪步长。
本发明根据光伏热电耦合系统特性，对当前扰动周期的第一参数和上一扰动周期的第二参数进行处理，并动态确定下一扰动周期的跟踪步长，可以对光伏热电耦合系统的最大功率点进行跟踪，使得光伏热电耦合系统的输出功率能够找到最大功率点并尽快稳定在功率最大点，从而获得良好的动态性能和稳态性能。
在本实施例中，数据更新模块004包括前进步长计数器和后退步长计数器，当功率差值大于0，即Pn>Pn-1时，后退步长计数器用于将后退步长数据清零，前进步长计数器用于对前进步长数据进行累加，其中Pn为当前扰动周期的总功率给定值，Pn-1为上一扰动周期的总功率给定值；
当功率差值小于或等于0，即Pn≤Pn-1时，前进步长计数器用于将前进步长数据清零，后退步长计数器用于对后退步长数据进行累加。
请参照图6，在本实施例中，光伏热电MPPT控制系统还包括前进步长比例确定模块和后退步长比例确定模块，其中，前进步长比例确定模块用于根据更新后的前进步长数据，确定前进步长比例值；后退步长比例确定模块用于根据更新后的后退步长数据，确定后退步长比例值。
具体的，前进步长比例值的取值如下：
当C1>70时，前进步长比例的取值为E1；
当30<C1≤70时，前进步长比例的取值为E2；
当5<C1≤30时，前进步长比例的取值为E3；
当0<C1≤5时，前进步长比例的取值为E4；
其中，C1为前进步长数据的累计值，E1、E2、E3、E4均为大于零的有理数，且E1＞E2＞E3＞E4。当C1值较大时，光伏热电耦合系统处于跟踪阶段，此时需要增大扰动步长，用以减小用于跟踪MPP点的时间，从而提高跟踪速度；当C1值较小时，系统跟踪处于稳定阶段，此时需要减小扰动步长，用以提高系统在稳定阶段的稳定性。
后退步长比例值的取值：
当C2>70时，后退步长比例的取值为F1；
当30<C2≤70时，后退步长比例的取值为F2；
当5<C2≤30时，后退步长比例的取值为F3；
当0<C2≤5时，后退步长比例的取值为F4；
其中，C2为后退步长数据的累计值，F1、F2、F3、F4均为大于零的有理数，且F1＞F2＞F3＞F4。与确定前进步长比例值的原理相似，当C2值较大时，光伏热电耦合系统处于跟踪阶段，此时需要增大扰动步长，用以减小用于跟踪MPP点的时间，从而提高跟踪速度；当C2值较小时，系统跟踪处于稳定阶段，此时需要减小扰动步长，用以提高系统在稳定阶段的稳定性。
第二数据处理模块005包括第一步长确定模块和第二步长确定模块，其中，第一步长确定模块用于根据功率差值和电压差值的乘积、温度差值和前进步长比例，确定下一扰动周期的跟踪步长；第二步长确定模块用于根据功率差值和电压差值的乘积、温度差值和后退步长比例，确定下一扰动周期的跟踪步长。
具体的，确定下一扰动周期的跟踪步长，包括：
当dP*dU>0且ΔT＜-0.5时时，D(n+1)＝D(n)-D*A*X；
当dP*dU>0且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)＝D(n)-D*X*B；
当dP*dU>0且-0.2<ΔT＜0时，D(n+1)＝D(n)-D*X*C；
当dP*dU>0且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)＝D(n)+D*X*C；
当dP*dU>0且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)＝D(n)+D*X*B；
当dP*dU>0且0.5＜ΔT时，D(n+1)＝D(n)+D*X*A；
当dP*dU<0且ΔT＜-0.5时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*A；
当dP*dU<0且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*B；
当dP*dU<0且-0.2＜ΔT＜0时，D(n+1)＝D(n)+D*Y*C；
当dP*dU<0且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*C；
当dP*dU<0且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*B；
当dP*dU<0且0.5＜ΔT时，D(n+1)＝D(n)-D*Y*A；
式中，dP为功率差值，dU为电压差值，ΔT为温度差值，A、B、C为光伏热电耦合系统的步长比例系数，A、B、C均为大于零的有理数，且A＞B＞C；D为光伏热电耦合系统的基础步长，D(n)为光伏热电耦合系统当前扰动周期的跟踪步长，D(n+1)为下一扰动周期的跟踪步长；X为前进步长比例，Y为后退步长比例。在本实施例中，根据光伏热电耦合系统的温度变化情况而对步长比例系数A、B、C进行选取，能够显著提升MPP点的跟踪效果，而且结合前进步长比例X和后退步长比例Y，可以使光伏热电耦合系统处于稳定阶段时扰动步长小而跟踪步长较大，有利于减小系统稳定时的功率波动以及提高跟踪时的跟踪速度。
本实施例技术方案中，以上各参数的示例取值依次为：
A＝19；B＝4；C＝1；
E1＝6、E2＝4、E3＝2、E4＝1；
F1＝6、F2＝4、F3＝2、F4＝1。
本发明实施例还公开一种设备，包括处理器，所述处理器用于执行上述的光伏热电MPPT控制方法。
本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的光伏热电MPPT控制方法。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光伏热电MPPT控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过步长计数器获取光伏热电耦合系统的步长数据；
判断总功率差值，即判断当前光伏发电和热电发电总功率和前一个扰动周期的光伏发电和热电发电总功率大小，根据当前总功率和前一个扰动周期总功率的差值大小，对步长计数器进行处理；
获取系统当前周期和前一个扰动周期的功率差和电压差，根据功率差和电压差的乘积和温度差的大小确定下一个扰动周期的步长给定值；
根据步长计数器的计算结果确定步长比例；
通过改变跟踪步长比例，获取稳定的最大功率，实现光伏热电MPPT的控制；
所述获取系统当前周期和前一个扰动周期的功率差和电压差，具体为：通过当前系统功率值和前一个扰动周期系统功率值进行差值计算，得到功率差，通过当前系统电压值和前一个扰动周期系统电压值进行差值计算，得到电压差；
所述根据功率差和电压差的乘积和温度差的大小确定下一个扰动周期的步长给定值，具体为：根据系统当前周期和前一个扰动周期的功率差dP和电压差dU的乘积与0比较结果，以及温度差ΔT的大小确定下一个扰动周期的步长给定值；
所述确定下一个扰动周期的步长给定值，具体如下：
当dP*dU>0、且ΔT＜-0.5时，D(n+1)= D(n)-D*X*A；
当dP*dU>0、且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)= D(n)-D*X*B；
当dP*dU>0、且-0.2<ΔT＜0时，D(n+1)= D(n)-D*X*C；
当dP*dU>0、且0＜ΔT＜0.2时， D(n+1)= D(n)+D*X*C；
当dP*dU>0、且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)= D(n)+D*X*B；
当dP*dU>0、且0.5＜ΔT时，D(n+1)= D(n)+D*X*A；
当dP*dU<0、且ΔT＜-0.5时，D(n+1)= D(n)+D*Y*A；
当dP*dU<0、且-0.5＜ΔT＜-0.2时，D(n+1)= D(n)+D*Y*B；
当dP*dU<0、且-0.2＜ΔT＜0时，D(n+1)= D(n)+D*Y*C；
当dP*dU<0、且0＜ΔT＜0.2时，D(n+1)= D(n)-D*Y*C；
当dP*dU<0、且0.2＜ΔT＜0.5时，D(n+1)= D(n)-D*Y*B；
当dP*dU<0、且0.5＜ΔT时，D(n+1)= D(n)-D*Y*A；
其中，A、B、C为系统的步长比例系数，同时A、B、C均为大于零的有理数，且A＞B＞C；D为系统的基础步长，即系统的最低步长；X为前进步长比例，根据前进步长计数器的计数结果确定前进步长比例；Y为后退步长比例，根据后退步长计数器的计数结果确定后退步长比例。
2.根据权利要求1所述的一种光伏热电MPPT控制方法，其特征在于，所述通过步长计数器获取光伏热电耦合系统的步长数据，具体为：通过前进步长计数器获取前进步长数据，通过后退步长计数器获取后退步长数据；
当所述总功率差值大于0时，将所述后退步长数据清零，对所述前进步长数据进行累加：
当C1>70时，所述前进步长比例的取值为E1；
当30<C1≤70时，所述前进步长比例的取值为E2；
当5<C1≤30时，所述前进步长比例的取值为E3；
当0<C1≤5时，所述前进步长比例的取值为E4；
其中，C1为所述前进步长数据的累计值，E1、E2、E3、E4均为大于零的有理数，且E1＞E2＞E3＞E4；
当所述总功率差值小于或等于0时，将所述前进步长数据清零，对所述后退步长数据进行累加：
当C2>70时，所述后退步长比例的取值为F1；
当30<C2≤70时，所述后退步长比例的取值为F2；
当5<C2≤30时，所述后退步长比例的取值为F3；
当0<C2≤5时，所述后退步长比例的取值为F4；
其中，C2为所述后退步长数据的累计值，F1、F2、F3、F4均为大于零的有理数，且F1＞F2＞F3＞F4。
3.根据权利要求2所述的一种光伏热电MPPT控制方法，其特征在于，所述判断当前光伏发电和热电发电总功率和前一个扰动周期的光伏发电和热电发电总功率大小，根据当前总功率和前一个扰动周期总功率的差值大小，对步长计数器进行处理，具体为：若当前总功率大于前一个扰动周期总功率，则后退步长计数器清零，前进步长计数器累加一次；若当前总功率小于等于前一个扰动周期总功率，则前进步长计数器清零，后退步长计数器累加一次。
4.基于权利要求1所述一种光伏热电MPPT控制方法的控制系统，其特征在于，包括：
第一数据获取模块，用于获取所述光伏热电耦合系统当前的前进步长数据和后退步长数据；
第二数据获取模块，用于获取所述光伏热电耦合系统当前扰动周期的第一参数和上一扰动周期的第二参数，其中，所述第一参数和所述第二参数均包括总功率给定值、温度值和电压值；
第一数据处理模块，用于根据所述第一参数和所述第二参数，确定差值参数，其中，所述差值参数包括功率差值、温度差值和电压差值；
数据更新模块，用于根据所述功率差值，对所述前进步长数据和所述后退步长数据进行更新；
第二数据处理模块，用于根据所述差值参数以及更新后的所述前进步长数据和所述后退步长数据，确定下一扰动周期的跟踪步长。
5.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任意一项权利要求所述的光伏热电MPPT控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008257309A (ja) * 2007-03-31 2008-10-23 Seishiro Munehira 昇圧型最大電力点追従装置及び制御法
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008257309A (ja) * 2007-03-31 2008-10-23 Seishiro Munehira 昇圧型最大電力点追従装置及び制御法
CN107947642A (zh) * 2018-01-10 2018-04-20 华北电力大学 一种新型热管式聚光光伏光热温差发电一体化系统
CN109270980A (zh) * 2018-11-14 2019-01-25 苏州中储普华电力科技有限公司 光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法mppt跟踪方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fabrication of Nanostructured Skutterudite-Based Thermoelectric Module and Design of a Maximum Power Point Tracking System for the Thermoelectric Pile;Fuqiang Cheng et al.;《IEEE Sensors Journal》;20190715;第19卷(第14期);全文 *
热开关控制光伏/温差联合发电装置设计提高发电效率;王立舒等;《农业工程学报》;20180731;第34卷(第14期);全文 *

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