光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法

摘要

本发明公开了一种光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法，包括以下步骤，比较当前功率给定值P

说明书

技术领域

本发明涉及光伏逆变系统的控制技术领域，具体涉及一种光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法。

背景技术

光伏逆变系统中常用的MPPT(最大功率点跟踪)算法为扰动观察法，扰动观察法的原理为：每隔一段时间增加或减少输出电压，同时测量扰动后光伏电源输出功率的变化，若两者变化方向一样，则保持扰动方向；反之，改变扰动方向。扰动观察法跟踪方法简单，对互感器精度要求不高，但同时也有如下缺陷：

1、光伏电源会在MPP(最大功率点)附近振荡运行，导致一定功率损失；

2、跟踪步长设定没有确定的选取原则，因此无法兼顾响应速度和跟踪精度，步长选取过大，对外界环境变化响应速度快，但在MPP附近有较大的功率振荡；步长较小时，MPP附近的功率振荡会减弱，但系统对外界环境变化的响应能力变差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法，根据前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期功率给定值P_ref-(n-1)的大小比较结果、以及功率差ΔP的大小来实时调整扰动步长、并确定下一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n+1)，解决传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，使得光伏电源能够尽快稳定在功率最大点，具有较好的动态性能和稳态性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法，包括以下步骤，

分别使用前进步长计数器和后退步长计数器对前进步长和后退步长进行计数；

比较当前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n-1)的大小：

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)时，后退步长计数器清零，前进步长计数器累加一次；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)时，前进步长计数器清零，后退步长计数器累加一次；

计算功率差ΔP＝P_n-P_n-1，其中，P_n为当前功率值，P_n-1为前一个扰动周期的功率值；

根据当前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期功率给定值P_ref-(n-1)的大小比较结果、以及功率差ΔP的大小确定下一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n+1)：

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且ΔP＜-5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-A*X；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且-5＜ΔP＜-2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-B*X；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且-2＜ΔP＜-1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-C*X；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且ΔP＜1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+D*Y；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且1＜ΔP＜2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+C*Y；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且2＜ΔP＜5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+B*Y；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且5＜ΔP时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+A*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且ΔP＜-5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+A*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且-5＜ΔP＜-2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+B*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且-2＜ΔP＜-1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+C*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且ΔP＜1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-D*X；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且1＜ΔP＜2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-C*X；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且2＜ΔP＜5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-B*X；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且5＜ΔP时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-A*X；

以上，A、B、C、D为步长比例系数，A、B、C、D为大于零的有理数、且A＞B＞C＞D；

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。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括确定前进步长比例的方法为，

前进步长计数器累计数＞15时，X＝E1；

前进步长计数器累计数＞10时，X＝E2；

前进步长计数器累计数＞5时，X＝E3；

前进步长计数器累计数＜5时，X＝E4；

以上，E1、E2、E3、E4均为大于零的有理数，且E1＞E2＞E3＞E4。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括确定后退步长比例的方法为，

后退步长计数器累计数＞5时，Y＝F1；

后退步长计数器累计数＜5时，Y＝F2；

以上，F1、F2均为大于零的有理数，且F1＞F2。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括在所述光伏逆变系统的逆变输出功率小于额定功率的条件下进行MPPT跟踪。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述扰动周期为100～500ms。

本发明的有益效果：本发明的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法，根据前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期功率给定值P_ref-(n-1)的大小比较结果、以及功率差ΔP的大小来实时调整扰动步长、并确定下一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n+1)，解决传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，使得光伏电源能够尽快稳定在功率最大点，具有较好的动态性能和稳态性能。

附图说明

图1是扰动观察法确定最大功率点的功率-电压(P-V)图；

图2是本发明优选实施例中MPPT跟踪方法的运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例

参照图2所示，本发明提供一种光伏逆变系统的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法，包括以下步骤，

判断逆变器是否正常工作，且光伏逆变系统的逆变输出功率小于额定功率的条件下等待1S后进行正常扰动，扰动周期为100～500ms，本实施例技术方案中，扰动周期优选使用200ms。

分别使用前进步长计数器和后退步长计数器对前进步长和后退步长进行计数；

比较当前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n-1)的大小：

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)时，后退步长计数器清零，前进步长计数器累加一次；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)时，前进步长计数器清零，后退步长计数器累加一次；

计算功率差ΔP＝P_n-P_n-1，其中，P_n为当前功率值，P_n-1为前一个扰动周期的功率值；

根据当前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期功率给定值P_ref-(n-1)的大小比较结果、以及功率差ΔP的大小确定下一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n+1)：

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且ΔP＜-5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-A*X；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且-5＜ΔP＜-2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-B*X；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且-2＜ΔP＜-1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-C*X；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且ΔP＜1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+D*Y；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且1＜ΔP＜2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+C*Y；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且2＜ΔP＜5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+B*Y；

当P_ref-(n)＞P_ref-(n-1)、且5＜ΔP时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+A*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且ΔP＜-5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+A*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且-5＜ΔP＜-2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+B*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且-2＜ΔP＜-1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)+C*Y；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且ΔP＜1时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-D*X；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且1＜ΔP＜2时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-C*X；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且2＜ΔP＜5时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-B*X；

当P_ref-(n)≤P_ref-(n-1)、且5＜ΔP时，P_ref-(n+1)＝P_ref-(n)-A*X；

以上，A、B、C、D为步长比例系数，A、B、C、D为大于零的有理数、且A＞B＞C＞D；

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；

本实施例技术方案中，确定前进步长比例的方法为，

前进步长计数器累计数＞15时，X＝E1；

前进步长计数器累计数＞10时，X＝E2；

前进步长计数器累计数＞5时，X＝E3；

前进步长计数器累计数＜5时，X＝E4；

以上，E1、E2、E3、E4均为大于零的有理数，且E1＞E2＞E3＞E4。

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；

本实施例技术方案中，确定后退步长比例的方法为，

后退步长计数器累计数＞5时，Y＝F1；

后退步长计数器累计数＜5时，Y＝F2；

以上，F1、F2均为大于零的有理数，且F1＞F2。

本实施例技术方案中，以上各参数的最优取值依次为：

A＝2；

B＝1；

C＝0.75；

D＝0.5；

E1＝4、E2＝3、E3＝2、E4＝1；

F1＝2、F2＝1。

以上的取值是本实施例技术方案中的一种最优取值，但并不作为本申请的限制，根据实际需要还可以有其它的取值，比如，作为本申请的另一种实施例中，以上各参数的取值依次为：

A＝4；

B＝3；

C＝2；

D＝0.75；

E1＝4.5、E2＝3、E3＝2.5、E4＝1；

F1＝3、F2＝1.5。

本发明的实时变步长扰动观察法MPPT跟踪方法，根据前功率给定值P_ref-(n)和前一个扰动周期功率给定值P_ref-(n-1)的大小比较结果、以及功率差ΔP的大小来实时调整扰动步长、并确定下一个扰动周期的功率给定值P_ref-(n+1)，解决传统扰动观察法步长大小难以权衡的问题，使得光伏电源能够尽快稳定在功率最大点，具有较好的动态性能和稳态性能。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。