一种新型光伏系统中的MPPT控制方法

摘要

本发明公开了一种新型光伏系统中的MPPT控制方法，两阶段MPPT控制方法包括采用恒定电压跟踪法（Constant voltage tracing CVT）和变步长导纳增量法两个阶段的MPP跟踪。启动时采用恒定电压跟踪法（Constant voltage tracing CVT），当电压达到设定值后采用变步长导纳增量法。避免了由于电压采样存在的误差导致对太阳能电池的最大功率跟踪失败，实现光伏系统的高效可靠运行。

说明书

技术领域

本发明属于控制领域。具体而言，涉及一种新型光伏系统中的MPPT 控制方法。

背景技术

在传统的石化能源日益短缺的情况下太阳能在未来的能源系统中所 起到的作用越来越受到关注，但目前光伏电池转换效率的偏低是太阳能大 规模推广应用的瓶颈。如何最大限度的利用太阳电池所产生的能量是光伏 研究的一个重要方向。

光伏阵列输出特性具有非线性特征，并且其输出电压、电流受太阳光 照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的太阳光照强度和环境温度下， 光伏阵列可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光 伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列的工作点就达到了输出 功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点（Maximum Power Point，MPP）。 因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是 实时调整光伏阵列的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程 就称之为最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）。

传统的MPPT控制方法，由于采样精度及控制算法的影响，可能会 发生母线电压崩溃现象，或者MPP跟踪失败的现象，光伏系统不能以最 大效率运行，对光伏系统的高效可靠运行产生影响。因此提出一种两阶段 的MPPT控制方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型的两阶 段MPPT控制方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

所述的两阶段MPPT控制方法包括采用恒定电压跟踪法（Constant  voltage tracing CVT）和变步长导纳增量法两个阶段的MPP跟踪。

光伏发电系统启动时，采用恒定电压跟踪法，当光伏系统输出电压达 到电压输出指令后，采用变步长导纳增量法。

所述的恒定电压跟踪法，根据太阳能电池的输出P-V特性曲线，光 伏系统最大功率点的电压U_max为开路电压U₀乘以系数r，随着输出电压达 到指令值U_set，采用变步长导纳扰动观测法进行MPP跟踪。

所述的变步长导纳增量法，对现有技术作改进。通过太阳能电池的 P-V特性曲线，最大功率点处有dP/dV=0，即d(VI)/dV=0，可得在最大功率点处，成立。而系统的定步长跟踪会导致母线电压崩 溃，因此，令MPPT的步长A为步长系数。离最大功率点电压 U_max较远时，控制系统调节的步长大，离最大功率点电压U_max较近时，控 制系统调节的步长小，通过DSP中的实时跟踪计算，靠近最大功率点时实 现精细调节。

在启动和达到最大功率点电压运行指令后采用不同的MPPT控制方 法，避免了母线电压崩溃现象，实现MPPT的可靠高效跟踪。

附图说明

图1为本发明的两阶段MPPT控制方法流程图。

图2为本发明的导纳增量法电压电流关系图。

图3为本发明的MPPT控制方法拓扑结构图。

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的说明。

光伏系统启动，采样开路电压，计算控制指令U_set=U_o*r，逐步减小 输出电压值，若U＞U_set，则仍以恒定电压跟踪法实现MPPT控制方法，若 U＜U_set，进入第二阶段的MPPT控制方法，即变步长导纳增量法。近似计 算dV、dI、dP，同时计算步长即A为步长系数，图2为导纳 增量法实施方法，若即太阳能电池输出电压在[0，U₁]范围内， 此时，可以通过调节占空比不断增加输出电压。若即太阳能电 池输出电压在[U₁，U₂]范围内，此时，可以通过调节占空比不断减小输出 电压。变步长的导纳增量法还需根据实际情况调节步长系数A的大小，可 通过多次的导纳增量扰动确定最大功率点的工作范围，通过输出电压或功 率判断此时步长系数A的精度。若此时功率离最大功率点远，则增大步长 系数A。若此时功率离最大功率点近，则减小步长系数A。若功率工作在 最大功率点附近时，将步长系数A精确到一定的范围，在此步长系数范围 内进行调节。

采用Boost电路验证实施新型光伏系统中的MPPT控制方法。

光伏系统的两阶段MPPT控制方法将传统的单一MPPT进行改进， 解决了母线电压崩溃及采样精度的问题。启动时采用恒定电压跟踪法， 达到指定电压后采用改进的变步长导纳增量法，通过两阶段调节达到高 效可靠实现MPPT控制方法的要求。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定 本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润 饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请 的权利要求所界定的内容为标准。