专利名称：一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪控制方法
技术领域：
本发明属于光伏发电系统控制技术领域，特别涉及一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制方法。
背景技术：
随着世界能源问题的加剧，光伏发电技术在新能源技术中占据着越来越重要的地位。有效的降低光伏系统成本，提高系统发电效率是目前研究的重点。由于太阳电池容易受外界环境因素的影响，导致功率损失，因此在控制领域这方面来考虑，最大功率点跟踪将是最直接最有效的降低发电成本，提高发电效率的方法。传统的MPPT算法包含定电压跟踪(CVT)法、功率回授法、增量电导法及扰动观察法等几种方法。其中CVT法不能跟踪日照强度和光伏阵列温度的变化，并非真正的MPPT控制方法；功率回授法实际上是扰动观察法的反向推理过程，由于单个功率对应有多个电压和电流值，其稳定性受到一定的影响；电导增 量法在外界环境发生迅速变化时，其动态性能和跟踪特性方面比扰动观察法好，但是其结构复杂，不易实现；扰动观察法是目前最常用的MPPT控制算法，通过周期性对光伏阵列输出电压施加扰动，并比较扰动前后的光伏阵列输出功率，从而判定正确的扰动方向。但扰动观察法无法兼顾跟踪速度与控制精度，同时系统对外界环境变化的响应能力较差，此外，MPPT控制算法是一个不断寻优的过程，容易受外界环境干扰而发生方向误判现象。针对传统MPPT算法的不足之处，已有许多研究对传统MPPT算法进行改进，如采用模糊控制，变步长MPPT控制等，通过对这些改进后的算法进行分析可知，目前这些改进后的算法存在一些算法复杂问题，或控制精度及跟踪速度存在提升的空间，而且并不能很好地解决跟踪过程中的误判现象。因此，开发结构简单、控制精度高、跟踪速度快的MPPT控制算法仍然是光伏发电系统的重要难题和关键技术之一。光伏阵列最大功率点的主要影响因素是太阳能辐照强度与光伏阵列的温度，由于光伏阵列的温度通常是慢时变的，在采样频率较高的时候，如果不考虑光伏阵列温度的变化，光伏阵列的最大功率由其输出电压决定，为其非线性函数，因此可以认为光伏阵列的最大输出功率是可以预测的。因此，在常规MPPT算法的基础上，引进自适应预测机制，可以提前预测光伏阵列的下一时刻输出功率，提高跟踪速度，同时保持控制精度。由于改进后的自适应预测MPPT方法是根据历史规律对光伏系统进行跟踪控制，因此可以对跟踪过程中的误判现象进行抑制。
发明内容
本发明目的在于发明提供应用于光伏发电系统中的一种具有自适应预测功能的最大功率点跟踪控制方法。这种最大功率点跟踪控制方法能够对光伏阵列的输出功率进行预测，提前对扰动方向进行判断，提高跟踪速度，同时保持控制精度，并能根据历史规律对跟踪过程中的误判现象进行抑制。本基于自适应预测的光伏系统MPPT控制方法的技术方案如下
首先通过微处理器及采样电路采样当前及过去N个时刻的光伏阵列输出电压[u (n)，u (n-1)，. . .，u (n-N+1)]，采样光伏阵列输出电流i (n)，并计算当前时刻光伏阵列输出功率 P (N) =u(n)Xi(n)。其次根据自适应预测机制的原理，由当前及过去N个时刻的光伏阵列电压可以预测光伏阵列下一时刻的输出功率+ 自适应预测机制采用有限脉冲响应(FIR)的自适应预测模型，预测模型可表述为公式(I)
权利要求
1. 一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪控制方法，其特征在于以下步骤首先通过微控制器采样当前及过去N个时刻的光伏阵列输出电压，及光伏阵列当前时刻的输出电流，并计算当前时刻光伏阵列输出功率。
其次根据自适应预测机制的原理，由当前及过去N个时刻的光伏阵列电压预测得到光伏阵列下一时刻的输出功率。自适应预测机制采用有限脉冲响应(FIR)的自适应预测模型，预测模型可表述为公式(I)
全文摘要
本发明公开一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制方法，该方法是在常规扰动观察法的基础上加入自适应预测机制，通过采样当前及过去若干时刻光伏阵列电压，采用自适应预测机制预测下一时刻的光伏阵列输出功率，并结合扰动观察法提前对光伏阵列电压的扰动方向做出判断，从而提高跟踪速度，同时兼顾系统的控制精度，减少功率损耗，实现快速稳定的光伏系统最大功率点跟踪控制。该控制方法克服常规MPPT算法跟踪速度慢、稳定性差、控制复杂等缺点，并对日照强度低及日照强度快速变化环境下的误判现象进行抑制。该控制方法简单，易于软件编程实现，能够有效提高光伏发电系统的效率，在光伏系统应用中，具有很大的应用价值。
文档编号H02N6/00GK102801363SQ20111013584
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者付青, 马桂龙, 吕文昭, 程光蕾, 刘凤杰 申请人:中山大学