一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电领域，特别是一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法。
【背景技术】
[0002] 根据光伏阵列的输出功率与光照强度、温度等因数有关，在不同的外界条件下，光 伏阵列可运行在不同且唯一的最大功率点上。
[0003] 定步长扰动观察法是目前较为常用的MPPT算法。在定步长扰动观察法的应用中， 电压扰动步长AU对系统性能有较大影响。电压扰动步长AU过大，系统响应速度快，但最 大功率点附近进入稳态时，由于振荡导致损耗也大；A U过小，系统响应速度慢，跟踪精度 高，但扰动初期长时间滞留在低功率段，造成功率损失。
[0004] 另外，定步长扰动观察法在环境因素变化较快、较大的情况下，由于环境引起功率 变化容易导致MPPT方向误扰动，而损失功率。
[0005] 现有技术中采用变步长进行MPPT跟踪，在外接环境变化较大的情况下，MPPT的扰 动步长变化会较为剧烈，容易发生误扰动，跟踪精度较低，容易导致误跟踪，造成MPPT效率 不高的问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，可进行 自适应变步长，能够快速、精确、稳定的跟踪最大功率点，克服定步长扰动观察法在步长选 取不合适造成的功率损失。
[0007] 本发明采用以下方案实现：一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，具体包括以 下步骤：
[0008] 步骤S1 :分别在当前MPPT扰动周期的第0时刻、第X时刻以及第y时刻分别采集 光伏组件的输出电压11。(1〇、11)!(1〇、1^(1〇、输出电流；[。(10、；[)!(10、；^(10 ;
[0009] 步骤S2 :分别获取所述第0时刻、第X时刻以及第y时刻所述光伏组件的输出功 率P。(k)、Px (k)、Py (k)，并剔除环境因素的影响，获取当前MPPT扰动周期由扰动电压△ U (k) 产生的扰动功率(^&。(1〇，其中〔11^〇(|<) =叱(1<)-；^#(|<)，其中0<1<7彡1^，1^ V " Λ 为MPPT扰动周期；
[0010] 步骤S3 :根据当前MPPT扰动周期的扰动电压Δ u(k)、由当前MPPT扰动 周期的扰动电压AU(k)产生的扰动功率dPPM(k)以及上一 MPPT扰动周期的功率 变化率Ratio (k-Ι)，获取下一 MPPT扰动周期的扰动电压步长系数ΚΛυ (k+Ι)，其中
[0011] 步骤S4 :根据下一 MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KAU(k+l)获取 下一1^1'扰动周期的扰动电压八1](1^1)，其中八1](1^1)=1^(1^1)\1^印， CN 105116957 A 说明书 2/7 页
Ustep为光伏阵列设定的扰动电压步长常数；
[0012] 步骤S5 :根据当前MPPT扰动电压Δ U (k)产生的扰动功率dPP&。(k)、当前MPPT扰 动周期的给定电压UMd(k)以及下一 MPPT扰动周期的扰动电压AU (k+Ι)，获取下一 MPPT扰 动周期的给定电压UMd(k+l)，
[0013] 其中 Ucmd(k+1) = Ucmd(k)+dir(k+l) X AU(k+l);
[0014] 若 dPP&0(k) < 0,则 dir(k+l)取值为 dir(k+l) =-lXdir(k)，否则 dir(k+l)= dir (k)，其中 dir (k)的初始值为 dir (0) =-1。
[0015] 进一步地，所述步骤S2获取当前MPPT扰动周期由扰动电压AU (k)产生的扰动功 率dPP&。(k)时，具体包括括以下步骤：
[0016] 步骤S21 :在当前MPPT扰动周期分别在第0时刻、第X时刻以及第y时刻获取光 伏组件的输出功率P。(k)、Px (k)、Py (k)，
[0017] 其中 P0 (k) = u。(k) X i。(k)，Px (k) = ux (k) X ix (k)，Py (k) = uy (k) X iy (k);
[0018] 步骤S22 :在当前MPPT扰动周期分别计算ClP1 (k)与dP2 (k)，其中ClP1 (k)表示由 扰动电压AU(k)引起的功率变化量dPPM(k)与第0至X时刻环境因素引起的功率变化量 dPENV1 (k)两者之和，dP2 (k)第X至y时刻环境因素引起的功率变化量dPENV2 (k)，即ClP1 (k)= dPp&〇 (k) +dPENV1 (k), dP2 (k) = dPENV2 (k)；
[0019] 其中 ClP1 (k) = Px (k) -P。（k)，dP2 (k) = Py (k) -Px (k);
[0020] 步骤S23 :假设环境因素造成的功率变化率恒定，根据 dP2(k) = dPENV2(k)，计算第0至X时刻环境因素引起的功率变化量dPENV1(k)，其中
[0021] 步骤S24 :计算当前MPPT扰动周期由扰动电压AU(k)引起的功率变化量 dPPM(k)，其中
[0022] 较佳的，所述由光伏阵列输出功率在当前MPPT扰动周期的第X时刻之前稳定。
[0023] 进一步地，所述步骤S23与所述步骤S24中X = 3/4Tmppt，y = ΤΜΡΡΤ。
[0024] 进一步地，所述步骤S3中获取下一 MPPT扰动周期的扰动电压步长系数KAU(k+l) 时，具体包括以下步骤：
[0025] 步骤S31 :根据当前MPPT扰动周期的扰动电压AU(k)以及由当前MPPT扰动周 期的扰动电压AU(k)产生的扰动功率dPPM(k)，获取当前MPPT扰动周期的功率变化率 Ratio (k)，其中
[0026] 步骤S32 :根据上一 MPPT扰动周期的功率变化率Ratio (k-Ι)以及当前MPPT扰动 周期的功率变化率Ratio (k)，计算功率变化率系数n (k)，其中
[0027] 步骤S33 :根据当前MPPT扰动周期的功率变化率Ratio (k)以及功率变化率系数 n (k)，计算下一 MPPT扰动周期的扰动电压步长系数ΚΛυ (k+1)，
[0029] 进一步地，所述步骤S5中获取下一 MPPT扰动周期的给定电压Uaild(I^l)时，具体 包括以下步骤：
[0030] 步骤S51 :根据由当前MPPT扰动电压Δ u (k)产生的扰动功率dPP&。(k)确定下一 MMPT扰动周期的扰动电压Λ U (k+Ι)的扰动方向dir (k+Ι)，若dPP&。(k) < 0,则dir (k+1) 取值为 dir (k+1) =-I X dir (k)，否则则 dir (k+1)取值为 dir (k+1) = I X dir (k);其中 dir (k)的初始值为 dir (0) = -I ;
[0031] 步骤S52 :根据当前MPPT扰动周期的给定电压UMd(k)、下一 MPPT扰动周期的扰动 电压AU(k+l)以及下一MMPT扰动周期的扰动电压AU(k+l)的扰动方向dir(k+l)，确定下 一 MPPT扰动周期的MPPT给定电压Uaild (k+1)，
[0032] 其中 Ucmd (k+1) = Ucmd (k) +dir (k+1) X Δ U (k+1)。
[0033] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0034] 1)环境因素会对光伏组件的输出功率有影响，本发明的最大功率跟踪方法克服传 统MPPT算法中，环境因素会干扰功率的变化，导致功率误扰动，MPPT的跟踪效率低，剔除环 境因素造成的功率变化，修正扰动功率，克服扰动观察法在环境变化情况下的误扰动，提高 MPPT的跟踪效率。
[0035] 2)本发明能够根据当前MPPT扰动周期的功率变化率快速调整实现最大功率跟 踪，解决了现有技术中定步长扰动观察法跟踪速度或者较慢或者振荡较大的缺点
[0036] 3)本发明的最大功率跟踪方法通过消除定步长MPPT算法的误扰动，并根据修正 扰动功率的变化率自适应变步长，快速、精确、稳定的跟踪到光伏组件最大功率点，以提高 MPPT转换效率，具备高效、快速、精准、稳定的跟踪最大功率点、效率高等特点。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法的流程图。
[0038] 图2为本发明步骤S2的具体流程图。
[0039] 图3为本发明步骤S3的具体流程图。
[0040] 图4为发明一实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0042] 本实施例提供一种光伏发电系统最大功率点跟踪方法，如图1所示，具体包括以 下步骤：
[0043] 步骤S1 :分别在当前MPPT扰动周期的第0时刻、第X时刻以及第y时刻分别采集 光伏组件的输出电压11。(1〇、11)!(1〇、1^(1〇、输出电流；[。(10、；[)!(10、；^(10 ;
[0044] 步骤S2 :分别获取所述第0时刻、第X时刻以及第y时刻所述光伏组件的输出功 率P。(k)、Px (k)、Py (k)，并剔除环