CN203708106U - 基于单变量电流法的光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光伏发电领域，具体涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统，该系统包括光伏电池板，光伏电池板与开关电源相连，由电流控制单元连接开关电源，开关电源再与DC/DC功率变换器相连，由输出电压控制单元连接DC/DC功率变换器。该系统可通过控制光伏电池板的输出电流来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，比控制输出电压更为直接，而且只需要检测出光伏电池板的输出电流一个变量即可，大大简化了最大功率跟踪的控制过程。

Description

基于单变量电流法的光伏发电系统

技术领域：

本实用新型属于光伏发电领域，具体涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统。 

背景技术：

在光伏发电系统中，由于光伏电池的输出特性受光照强度和环境温度的影响较大，使得光伏发电系统的光电转换效率极低。光伏发电系统中的最大功率点跟踪（Maximal Power Point Tracking，MPPT）技术是通过控制光伏电池板的输出电压或电流，使系统始终工作在最大功率点上，是高效利用太阳能、实现最优输出、提高光伏发电效率的有效途径和关键技术。目前，光伏发电系统的最大功率跟踪控制方法主要有电压反馈法、功率反馈法、扰动观察法、增量电导法、直线近似法、实际测量法等，其中常用的方法是扰动观察法，但扰动观察法是通过不断改变光伏电池板的输出电压和功率来跟踪最大功率点，因此当达到最大功率点附近后，扰动量将会在最大功率点附近不停振荡，这将造成能量损耗而使系统的能量转换效率降低。因此，寻找一种高效、稳定的最大功率跟踪控制方法已成为大中型光伏发电领域亟待解决的重要技术难题。 

发明内容

发明目的： 

本实用新型提供一种基于单变量电流法的光伏发电系统，其目的是解决以往的发电系统所存在的光电转换效率较低、稳定性较差等问题。 

技术方案： 

基于单变量电流法光伏发电系统，其特征在于：该系统包括光伏电池板，光伏电池板与开关电源相连，由电流控制单元连接开关电源，开关电源再与DC/DC功率变换器相连，由输出电压控制单元连接DC/DC功率变换器。 

电流控制单元主要由开关器件Q、二极管D、电容C₁、电容C₂和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C₁的一端相连，电感L的另一端与电容C₂的一端相连，电容C₁的另一端与电容C₂的另一端分别连接二极管D的阳极。 

本实用新型的有益效果是： 

本实用新型涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统，对该光伏发电系统进行跟踪控制时，该系统可通过控制光伏电池板的输出电流来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，比控制输出电压更为直接，而且只需要检测出光伏电池板的输出电流一个变量即可，大大简化了最大功率跟踪的控制过程，此外还对占空比的边界范围进行了限定，这种粗调与微调相结合的控制方式加快了最大功率跟踪速度，减少了因环境变化造成的功率损失，大大改善了传统扰动法中扰动量在最大功率点附近左右震荡的问题。 

附图说明

图1为本实用新型光伏发电系统的结构示意图； 

图2为本实用新型电流控制单元硬件电路结构图； 

图3为本实用新型输出功率与占空比的关系曲线； 

图4为本实用新型占空比的边界范围限定示意图； 

图5为本实用新型单变量电流扰动跟踪法的控制流程图； 

图6为本实用新型单变量二次曲线极值跟踪法的控制流程图； 

图7-图9为本实用新型单变量二次曲线极值跟踪法的最大功率点跟踪过程示意图。 

附图标记说明： 

1.光伏电池板；2.电流控制单元；3.输出电压控制单元；4.开关电源；5.DC/DC功率变换器；6.P_pv-d_pv关系曲线；7.P_Buck-d_pv关系曲线；8.最大功率点。 

具体实施方式

本实用新型提出了一种基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于：该系统包括光伏电池板1，光伏电池板1与开关电源4相连，由电流控制单元2连接开关电源4，以实现最大功率跟踪控制；开关电源4再与DC/DC功率变换器5相连，由输出电压控制单元3连接DC/DC功率变换器5，以达到稳定输出电压U₀的目的。 

电流控制单元2主要由开关器件Q、二极管D、电容C₁、电容C₂和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C₁的一端相连，电感L的另一端与电容C₂的一端相连，电容C₁的另一端与电容C₂的另一端分别连接二极管D的阳极。 

电容C1并联在光伏电池板1的输出电压U_pv端，电容C₂并联在电流控制单元2的输出电压U₀₁端。 

对上所述基于单变量电流法光伏发电系统进行最大功率跟踪控制时：可以采用下面两种基于单变量电流法的控制方法之一，即采用单变量电流扰动跟踪法或单变量二次曲线极值跟踪法，从硬件电路角度着手，在光伏电池板1与DC/DC功率变换器5之间接入了一个电流控制单元2。 

所述基于单变量电流法光伏发电系统最大功率跟踪控制方法，基于单变量电流法（I_pv）的最大功率跟踪控制的基本思想是：光伏电池板1输出功率P_pv的最大功率点8与电流控制单元2输出功率P_Buck的最大功率点8对应的占空比相同，因此，根据计算式(5)得到P_Buck最大功率点8对应的占空比d_{pv_m}，再控制开关电源4的占空比为d_{pv_m}，进而达到跟踪P_pv最大功率点8的目的，从而实现最大功率跟踪； 

$P_{\mathrm{Buck}}=\frac{I_{\mathrm{pv}}}{d_{\mathrm{pv}}}=P_{\mathrm{Buck}}\left(I_{\mathrm{pv}}\right)---\left(5\right).$

对占空比d_pv的边界范围进行了限定，设d_{pv_min}（最小边界值）<d_pv<d_{pv_max}（最大边界值），当占空比d_pv在限定的边界范围之外，即d_pv<d_{pv_min}或d_pv>d_{pv_max}时，则无需比较输出功率，先将占空比d_pv调整至限定范围内，限定占空比d_pv边界范围的目的是减少比较次数，加快跟踪速度；当d_{pv_min}<d_pv<d_{pv_m}，则增大占空比d_pv，下一时刻的占空比为d_pv(k+1)=d_pv(k)+Δd_pv；当d_{pv_m}<d_pv<d_{pv_max}，则减小占空比d_pv，下一时刻的占空比为d_pv(k+1)=d_pv(k)-Δd_pv。 

采用单变量电流扰动跟踪法： 

将占空比的初始值d_{pv_0}设为其最小边界值d_{pv_min}，逐步增大占空比d_pv，且保证d_pv在限定的边界范围[d_{pv_min},d_{pv_max}]内，在某一时刻，占空比为d_pv(k)，检测光伏电池板1的输出电流为I_pv(k)，计算电流控制单元2的输出功率为P_Buck(k)，在下一时刻改变占空比d_pv，令d_pv(k+1)=d_pv(k)+Δd_pv，输出电流I_pv和输出功率P_Buck均发生改变，此时再检测光伏电池板1的输出电流记为I_pv(k+1)，计算电流控制单元2的输出功率记为P_Buck(k+1)，通过比较扰动前后，输出功率P_Buck(k)与P_Buck(k+1)之间以及占空比d_pv(k)与d_pv(k+1)之间的大小关系来决定下一时刻占空比d_pv的调整方向，总结如下： 

若P_Buck(k+1)>P_Buck(k)，d_pv(k+1)>d_pv(k)，说明d_{pv_min}<d_pv<d_{pv_m}，则增大占空比d_pv；d_pv(k+1)<d_pv(k)，说明d_{pv_m}<d_pv<d_{pv_max}，则减小占空比d_pv； 

若P_Buck(k+1)<P_Buck(k)，d_pv(k+1)>d_pv(k)，说明d_{pv_m}<d_pv<d_{pv_max}，则减小占空比d_pv；d_pv(k+1)<d_pv(k)，说明d_{pv_min}<d_pv<d_{pv_m}，则增大占空比d_pv； 

若P_Buck(k+1)=P_Buck(k)，说明d_pv=d_{pv_m}，则保持占空比d_pv不变； 

不断重复上述过程，使电流控制单元2的输出功率P_Buck向增大的趋势变化，从而实现最大功率跟踪； 

单变量电流扰动跟踪法是基于两个判别式（比较P_Buck(k)、P_Buck(k+1)大小和d_pv(k)、d_pv(k+1)大小），通过不断调整占空比d_pv来改变光伏电池板1的输出电流I_pv，进而改变电流控制单元2的输出功率P_Buck，使P_Buck向增大的方向变化，最终达到跟踪最大功率点8的目的。 

采用单变量二次曲线极值跟踪法的实现步骤如下： 

（1）在占空比d_pv的边界范围[d_{pv_min},d_{pv_max}]内取三个值，d_{pv_min}、d_{pv_int}、d_{pv_max}，其中d_{pv_int}为d_{pv_min}与d_{pv_max}之间的某一值，并检测出这三个占空比值分别对应的光伏电池板1输出电流I_{pv_min}、I_{pv_int}、I_{pv_max}； 

（2）根据式(5)计算出上述三个占空比值d_{pv_min}、d_{pv_int}、d_{pv_max}分别对应的电流控制单元（2）输出功率P_{Buck_min}、P_{Buck_int}、P_{Buck_max}，由此可以得到三个坐标点(d_{pv_min},P_{Buck_min})、(d_{pv_int},P_{Buck_int})、(d_{pv_max},P_{Buck_max})，如图7所示； 

（3）根据上述三个坐标点，利用Lagrange多项式可以求出对应的二次曲线方程，如式(6)所示，该方程可以看作是此时光伏功率转换特性曲线方程； 

$\begin{array}{c}{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_{\mathrm{Buck}}=\frac{({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\min })({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\max })}{(d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}-d_{\mathrm{pv}\_\min })(d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}-d_{\mathrm{pv}\_\max })}{P}_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}}\\ +\frac{({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\min })({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{(d_{\mathrm{pv}\_\max }-d_{\mathrm{pv}\_\min })(d_{\mathrm{pv}\_\max }-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{P}_{\mathrm{Buck}\_\max }\\ +\frac{({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\max })({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{(d_{\mathrm{pv}\_\min }-d_{\mathrm{pv}\_\max })(d_{\mathrm{pv}\_\min }-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{P}_{\mathrm{Buck}\_\min }\end{array}---\left(6\right)$

为了求解二次曲线方程式(6)的极值，对式(6)进行微分运算，并令其等于零，如式(7)所示； 

由式(7)可得最大功率点8对应的占空比为 

${\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}\_m}=\frac{d_{\mathrm{pv}\_\min }^2(P_{\mathrm{Buck}\_\max }-P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}})+d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}^2(P_{\mathrm{Buck}\_\min }-P_{\mathrm{Buck}\_\max })+d_{\mathrm{pv}\_\max }^2(P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}}-P_{\mathrm{Buck}\_\min })}{2[d_{\mathrm{pv}\_\min }(P_{\mathrm{Buck}\_\max }-P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}})+d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}(P_{\mathrm{Buck}\_\min }-P_{\mathrm{Buck}\_\max }){+d}_{\mathrm{pv}\_\max }(P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}}-P_{\mathrm{Buck}\_\min })]}---\left(8\right)$

将代入式(6)，即可得电流控制单元2输出功率的极值

（4）极值并不是实际特性曲线的输出功率最大值，因此，根据占空比可以测得实际对应的输出功率如图8所示； 

（5）由上述步骤可得四个功率值P_{Buck_min}、P_{Buck_int}、P_{Buck_max}、取其中三个较大功率点，由这三个功率点所描绘的曲线就应该更接近于最大功率跟踪的参考特性曲线，如图9所示； 

（6）由判别式进行判断，扰动前后最大功率的相对变化量是否满足小于1%的收敛条件，如果满足，则输出最大功率点8对应的占空比即为如果不满足，则返回步骤（2），重新检测光伏电池板的输出电流，直至满足收敛条件为止。 

下面结合附图对本实用新型进行具体说明： 

图1为本实用新型光伏发电系统的结构示意图，其中，U_pv和I_pv分别为光伏电池板1的输出电压和输出电流，I_pv ^*为电流I_pv的给定值；U₀为DC/DC功率变换器5的输出电压，U₀ ^*为电压U₀的给定值。 

光伏电池板1与开关电源4相连，由电流控制单元2控制开关电源4，以实现最大功率跟踪控制；开关电源4再与DC/DC功率变换器5相连，由输出电压控制单元3控制DC/DC功率变换器5，以达到稳定输出电压U₀的目的。 

对该系统进行最大功率跟踪控制时可以分别采用两种基于单变量电流法的控制方法，即单变量电流扰动跟踪法和单变量二次曲线极值跟踪法，从硬件电路角度着手，在光伏电池板1与DC/DC功率变换器5之间接入了一个电流控制单元2。 

图2为本实用新型电流控制单元硬件电路结构图。单变量电流法的基本思想是：光伏电池板1的输出电流I_pv为 

$I_{\mathrm{pv}}=n_p{I}_{\mathrm{ph}}-n_p{I}_{\mathrm{rs}}[\exp (\frac{q}{\mathrm{kTA}}\&CenterDot;\frac{U_{\mathrm{pv}}+I_{\mathrm{pv}}{R}_s}{n_s})-1]-\frac{U_{\mathrm{pv}}+I_{\mathrm{pv}}{R}_s}{R_{\mathrm{sh}}}---\left(1\right)$

式中，n_s和n_p分别为光伏电池板的串联个数和并联个数；q为一个电子所带的电荷量，q=1.6×10^-19C；k为波尔兹曼常数，k=1.38×10^-23J/K；T为光伏电池板的表面温度（单位为K）；A为理想因数，通常取A=1～2；I_ph为光伏电池板经光照所产生的电流源电流；I_rs为光伏电池板的反向饱和电流；R_sh和R_s分别为光伏电池板的等效并联电阻和串联电阻。 

则光伏电池板1的输出功率P_pv为 

$\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{pv}}=V_{\mathrm{pv}}{I}_{\mathrm{pv}}\\ =n_p{V}_{\mathrm{pv}}{I}_{\mathrm{ph}}-n_p{V}_{\mathrm{pv}}{I}_{\mathrm{rs}}[\exp (\frac{q}{\mathrm{kTA}}\&CenterDot;\frac{V_{\mathrm{pv}}+I_{\mathrm{pv}}{R}_s}{n_s})-1]-V_{\mathrm{pv}}\&CenterDot;\frac{V_{\mathrm{pv}}+I_{\mathrm{pv}}{R}_s}{R_{\mathrm{sh}}}\\ =P_{\mathrm{pv}}\left(V_{\mathrm{pv}}{I}_{\mathrm{pv}}\right)\end{array}---\left(2\right)$

电流控制单元2的输出电压U₀₁为 

$U_{01}=\frac{t_{\mathrm{on}}}{T}{U}_{\mathrm{pv}}=d_{\mathrm{pv}}{V}_{\mathrm{pv}}---\left(3\right)$

式中，d_pv为开关电源4的占空比，d_pv=t_on/T。 

那么，光伏电池板1的输出功率P_pv还可以写成 

$P_{\mathrm{pv}}=U_{\mathrm{pv}}{I}_{\mathrm{pv}}=U_{01}\frac{I_{\mathrm{pv}}}{d_{\mathrm{pv}}}---\left(4\right)$

电流控制单元2的输出功率P_Buck为 

$P_{\mathrm{Buck}}=\frac{I_{\mathrm{pv}}}{d_{\mathrm{pv}}}=P_{\mathrm{Buck}}\left(I_{\mathrm{pv}}\right)---\left(5\right)$

由式(4)和式(5)分别可以得到P_pv-d_pv关系曲线6和P_Buck-d_pv关系曲线7，如图3所示。可以看出，光伏电池板1输出功率P_pv的最大功率点8与电流控制单元2输出功率P_Buck的最大功率点8对应的占空比相同，因此，根据式(5)得到P_Buck最大功率点8对应的占空比d_{pv_m}，再控制开关电源4的占空比为d_{pv_m}，进而达到跟踪P_pv最大功率点8的目的，这就是利用单变量电流法（I_pv）来实现最大功率跟踪控制的基本思想。 

图4为本实用新型占空比的边界范围限定示意图。设d_{pv_min}（最小边界值）<d_pv<d_{pv_max}（最大边界值），当占空比d_pv在限定的边界范围之外，即d_pv<d_{pv_min}或d_pv>d_{pv_max}时，则无需比较输出功率，先将占空比d_pv调整至限定范围内，限定占空比d_pv边界范围的目的是减少比较次数，加快跟踪速度。当d_{pv_min}<d_pv<d_{pv_m}，则增大占空比d_pv，下一时刻的占空比为d_pv(k+1)=d_pv(k)+Δd_pv；当d_{pv_m}<d_pv<d_{pv_max}，则减小占空比d_pv，下一时刻的占空比为d_pv(k+1)=d_pv(k)-Δd_pv。 

图5为本实用新型单变量电流扰动跟踪法的控制流程图。将占空比的初始值d_{pv_0}设为其最小边界值d_{pv_min}，逐步增大占空比d_pv，且保证d_pv在限定的边界范围[d_{pv_min},d_{pv_max}]内，在某一时刻，占空比为d_pv(k)，检测光伏电池板1的输出电流为I_pv(k)，计算电流控制单元2的 输出功率为P_Buck(k)，在下一时刻改变占空比d_pv，令d_pv(k+1)=d_pv(k)+Δd_pv，输出电流I_pv和输出功率P_Buck均发生改变，此时再检测光伏电池板1的输出电流记为I_pv(k+1)，计算电流控制单元2的输出功率记为P_Buck(k+1)，通过比较扰动前后，输出功率P_Buck(k)与P_Buck(k+1)之间以及占空比d_pv(k)与d_pv(k+1)之间的大小关系来决定下一时刻占空比d_pv的调整方向，总结如下： 

若P_Buck(k+1)>P_Buck(k)，d_pv(k+1)>d_pv(k)，说明d_{pv_min}<d_pv<d_{pv_m}，则增大占空比d_pv；d_pv(k+1)<d_pv(k)，说明d_{pv_m}<d_pv<d_{pv_max}，则减小占空比d_pv。 

若P_Buck(k+1)<P_Buck(k)，d_pv(k+1)>d_pv(k)，说明d_{pv_m}<d_pv<d_{pv_max}，则减小占空比d_pv；d_pv(k+1)<d_pv(k)，说明d_{pv_min}<d_pv<d_{pv_m}，则增大占空比d_pv。 

若P_Buck(k+1)=P_Buck(k)，说明d_pv=d_{pv_m}，则保持占空比d_pv不变。 

不断重复上述过程，使电流控制单元2的输出功率P_Buck向增大的趋势变化，从而实现最大功率跟踪。 

单变量电流扰动跟踪法是基于两个判别式（比较P_Buck(k)、P_Buck(k+1)大小和d_pv(k)、d_pv(k+1)大小），通过不断调整占空比d_pv来改变光伏电池板1的输出电流I_pv，进而改变电流控制单元2的输出功率P_Buck，使P_Buck向增大的方向变化，最终达到跟踪最大功率点8的目的。 

图6为本实用新型单变量二次曲线极值跟踪法的控制流程图，图7-图9为本实用新型单变量二次曲线极值跟踪法的最大功率点跟踪过程示意图。单变量二次曲线极值跟踪法的实现步骤总结如下： 

1）在占空比d_pv的边界范围[d_{pv_min},d_{pv_max}]内取三个值，d_{pv_min}、d_{pv_int}、d_{pv_max}，其中d_{pv_int}为d_{pv_min}与d_{pv_max}之间的某一值，并检测出这三个占空比值分别对应的光伏电池板1输出电流I_{pv_min}、I_{pv_int}、I_{pv_max}。 

2）根据式(5)计算出上述三个占空比值d_{pv_min}、d_{pv_int}、d_{pv_max}分别对应的电流控制单元2输出功率P_{Buck_min}、P_{Buck_int}、P_{Buck_max}，由此可以得到三个坐标点(d_{pv_min},P_{Buck_min})、(d_{pv_int},P_{Buck_int})、(d_{pv_max},P_{Buck_max})，如图7所示。 

3）根据上述三个坐标点，利用Lagrange多项式可以求出对应的二次曲线方程，如式(6)所示，该方程可以看作是此时光伏功率转换特性曲线方程。 

$\begin{array}{c}{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_{\mathrm{Buck}}=\frac{({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\min })({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\max })}{(d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}-d_{\mathrm{pv}\_\min })(d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}-d_{\mathrm{pv}\_\max })}{P}_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}}\\ +\frac{({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\min })({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{(d_{\mathrm{pv}\_\max }-d_{\mathrm{pv}\_\min })(d_{\mathrm{pv}\_\max }-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{P}_{\mathrm{Buck}\_\max }\\ +\frac{({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\max })({\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}}-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{(d_{\mathrm{pv}\_\min }-d_{\mathrm{pv}\_\max })(d_{\mathrm{pv}\_\min }-d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}})}{P}_{\mathrm{Buck}\_\min }\end{array}---\left(6\right)$

为了求解二次曲线方程式(6)的极值，对式(6)进行微分运算，并令其等于零，如式(7)所示。 

由式(7)可得最大功率点8对应的占空比为 

${\stackrel{\&OverBar;}{d}}_{\mathrm{pv}\_m}=\frac{d_{\mathrm{pv}\_\min }^2(P_{\mathrm{Buck}\_\max }-P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}})+d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}^2(P_{\mathrm{Buck}\_\min }-P_{\mathrm{Buck}\_\max })+d_{\mathrm{pv}\_\max }^2(P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}}-P_{\mathrm{Buck}\_\min })}{2[d_{\mathrm{pv}\_\min }(P_{\mathrm{Buck}\_\max }-P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}})+d_{\mathrm{pv}\_\mathrm{int}}(P_{\mathrm{Buck}\_\min }-P_{\mathrm{Buck}\_\max }){+d}_{\mathrm{pv}\_\max }(P_{\mathrm{Buck}\_\mathrm{int}}-P_{\mathrm{Buck}\_\min })]}---\left(8\right)$

将代入式(6)，即可得电流控制单元2输出功率的极值

4）极值并不是实际特性曲线的输出功率最大值，因此，根据占空比可以测得实际对应的输出功率如图8所示。 

5）由上述步骤可得四个功率值P_{Buck_min}、P_{Buck_int}、P_{Buck_max}、取其中三个较大功率点，由这三个功率点所描绘的曲线就应该更接近于最大功率跟踪的参考特性曲线，如图9所示。 

6）由判别式进行判断，扰动前后最大功率的相对变化量是否满足小于1%的收敛条件，如果满足，则输出最大功率点8对应的占空比即为如果不满足，则返回步骤（2），重新检测光伏电池板的输出电流，直至满足收敛条件为止。 

该系统可通过控制光伏电池板的输出电流来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，比控制输出电压更为直接，而且只需要检测出光伏电池板的输出电流一个变量即可，大大简化了最大功率跟踪的控制过程。 

Claims (2)

1.基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于：该系统包括光伏电池板（1），光伏电池板（1）与开关电源（4）相连，由电流控制单元（2）连接开关电源（4），开关电源（4）再与DC/DC功率变换器（5）相连，由输出电压控制单元（3）连接DC/DC功率变换器（5）。 

2.根据权利要求1所述的基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于：电流控制单元（2）主要由开关器件Q、二极管D、电容C₁、电容C₂和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C₁的一端相连，电感L的另一端与电容C₂的一端相连，电容C₁的另一端与电容C₂的另一端分别连接二极管D的阳极。