基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測【技術領域】，具體涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率跟蹤方法，包括如下步驟：獲取光伏電池內部等效P-N結的品質因子n及反向飽和電流Io；定位至最大功率點附近；根據(jù)K值選定小步長在最大功率點附近擾動，跟蹤至最大功率點；穩(wěn)定在最大功率點附近。本發(fā)明的跟蹤方法，可以快速確定最大功率所在區(qū)域，縮小跟蹤范圍，大幅度提升跟蹤速度。在小范圍采用小步長跟蹤最大功率點，有效減少在穩(wěn)態(tài)時的功率損耗，且能減少在外界環(huán)境突變情況下的誤判現(xiàn)象。
【專利說明】基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測【技術領域】，具體涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功 率跟蹤方法。

【背景技術】
[0002] 光伏陣列輸出特性受光照強度、環(huán)境溫度和負載變化影響而呈現(xiàn)非線性，隨著外 界條件的變化，光伏陣列可以輸出連續(xù)的電壓值，光伏電池的輸出功率隨著輸出電壓變化 而變化，如圖1所示。當在某一特定電壓值M下，輸出功率將達到最大值Pm，這一特定電壓 值所在點即為最大功率點（MaximumPowerPoint，MPP)。因此，要提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率， 使光伏電池處于高輸出狀態(tài)，需要實時調整系統(tǒng)的負載特性，即隨著光伏電池所處的環(huán)境 溫度和光照強度變化，調整系統(tǒng)的工作點，使之始終工作在最大功率點。利用控制算法來尋 求最大功率點的技術即為最大功率點跟蹤技術（MaximumPowerPointTracking,MPPT)。
[0003] 光伏陣列輸出功率受環(huán)境溫度、光照強度等因素外界環(huán)境變化而呈現(xiàn)出較強的非 線性特性。如果固定工作點，將使得系統(tǒng)無法持續(xù)輸出較大功率，從而降低整個系統(tǒng)的能量 的輸出，造成巨大浪費。
[0004] 相同光伏電池在溫度和光照強度穩(wěn)定時，其短路電流及優(yōu)化電流值應該是不變 的。而當外界環(huán)境劇烈變化時，則優(yōu)化電流、電壓則會劇烈變化，從而導致最大功率點跟蹤 困難。關鍵原因在于光伏電池內部等效P-N結的品質因子η及反向飽和電流I。未知，如果 這兩者為已知，則最大功率跟蹤將會變得相對容易。


【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法，可 獲取光伏電池內部等效P-N結的品質因子η及反向飽和電流I。，從而可快速有效地進行最 大功率跟蹤。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術手段解決上述技術問題：
[0007] 基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法，包括如下步驟：
[0008] 1)獲取光伏電池內部等效P-N結的品質因子η及反向飽和電流I。；
[0009] 2)定位至最大功率點附近；
[0010] 3)根據(jù)K值選定小步長在最大功率點附近擾動，跟蹤至最大功率點，所述K值為優(yōu) 化輸出電流Itjpt與該時刻的短路電流Is。比值；
[0011] 4)循環(huán)步驟2、3)，穩(wěn)定在最大功率點附近。
[0012] 進一步，所述步驟1)具體包括如下步驟：
[0013] 11)測量所用光伏電池板的Ki、短路電流Isc、開路電壓U。。；
[0014] 12)獲取光伏電池板的測量系統(tǒng)初始時刻輸出電壓U、電流I、環(huán)境溫度T及光生電 流Iph;
[0015]13)假設η=40,I。= 500UA;
[0016] 14)采用擾動觀察法獲得此時的最佳功率點的電流Impp及電壓Umpp; 'I\
[0017] 15)根據(jù)公式Inf=Inpt/,_+1) +JtTmpp，得到此時的最優(yōu)化電流Imp/ ; I°
[0018]16)判斷ΛI=Impp-Impp'是否為0,若ΛI乒0,則逐漸減小I。，增大η并跳轉執(zhí) 行步驟15)，直至當ΛΙ=0,此刻的η及I。即為真實值。
[0019] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點：同一塊光伏電池其反向飽和電流I。及二極 管品質因子η為固定值，因此本發(fā)明的方法只需求解一次，其后算法可直接應用。相比于傳 統(tǒng)干擾觀察法，本發(fā)明的跟蹤方法，可以快速確定最大功率所在區(qū)域，縮小跟蹤范圍，大幅 度提升跟蹤速度。在小范圍采用小步長跟蹤最大功率點，有效減少在穩(wěn)態(tài)時的功率損耗，且 能減少在外界環(huán)境突變情況下的誤判現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1示出了基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的具體實施方 式作進一步的詳細描述。
[0022] 在光伏電池輸出的P-U曲線中，最大功率點處斜率為0,因此有：
[0023]

【權利要求】
1. 基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 獲取光伏電池內部等效P-N結的品質因子n及反向飽和電流I。； 2) 定位至最大功率點附近； 3) 根據(jù)K值選定小步長在最大功率點附近擾動，跟蹤至最大功率點，所述K值為優(yōu)化輸 出電流與該時刻的短路電流Is。比值； 4) 循環(huán)步驟2、3)，穩(wěn)定在最大功率點附近。
2. 如權利要求1所述的基于比例系數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤方法，其特征在 于：所述步驟1)具體包括如下步驟： 11) 測量所用光伏電池板的I、短路電流Is。、開路電壓U。。； 12) 獲取光伏電池板的測量系統(tǒng)初始時刻輸出電壓U、電流I、環(huán)境溫度T及光生電流 Iph; 13) 假設n= 40, 1。= 500UA; 14) 采用擾動觀察法獲得此時的最佳功率點的電流Impp及電壓U_;
16)判斷AI=Impp-Impp'是否為0,若AI乒0,則逐漸減小I。，增大n并跳轉執(zhí)行步 驟15)，直至當AI= 0,此刻的n及I。即為真實值。
【文檔編號】G05F1/67GK104484009SQ201410604035
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】廖孝勇, 孫棣華, 王觀勇 申請人:重慶大學