專(zhuān)利名稱(chēng)：一種太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能光伏板，特別涉及一種太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤法。
背景技術(shù)：
目前業(yè)界通用的太陽(yáng)能最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking,簡(jiǎn)稱(chēng)
MPPT)的算法極多，比較典型的有如恒壓法(或開(kāi)路電壓法)、短路電流法、擾動(dòng)觀察法、導(dǎo)
納增量法(導(dǎo)納增量法)、變步長(zhǎng)的導(dǎo)納增量法或變步長(zhǎng)的擾動(dòng)觀察法、掃描法(擾動(dòng)觀察
法的一種改良法)，還有一些算法是在此些算法的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，或?yàn)榻鉀Q一些實(shí)際問(wèn)題如
局部陰影、光強(qiáng)弱等情況下的算法存在的不足。恒壓法與短路電流法控制與算法簡(jiǎn)單，但這
兩種跟蹤算法的效率都不是太高。目前用得最多是擾動(dòng)觀察法和導(dǎo)納增量法。 擾動(dòng)觀察法主要是理論依據(jù)在最大功率點(diǎn)處dP/dV = 0，并且在最大功率點(diǎn)兩邊
滿(mǎn)足下式
<0 最大功率點(diǎn)右側(cè)4 /JvJ = 0 最大功率點(diǎn)
l>0 最大功率點(diǎn)左側(cè) 上式是光伏器件在最大功率點(diǎn)兩側(cè)dP/dV的特性表達(dá)式。式中dP、dV分別代表相鄰兩個(gè)采樣周期光伏器件的輸出功率和輸出電壓的變化。擾動(dòng)觀察法(Perturbation&Observation Method, P&0)利用光伏器件這一特性進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制的。該方法通過(guò)不斷地根據(jù)功率和電壓變化量的符號(hào)來(lái)判斷工作在最大功率電的左側(cè)還是右側(cè)，如果在左側(cè)就減小占空比增加輸出電壓，如果在右側(cè)就增加占空比減小輸出電壓，最終在最大功率點(diǎn)附近左右擾動(dòng)，調(diào)節(jié)光伏器件MPPT電路的工作狀態(tài)來(lái)比較電路調(diào)整前后光伏器件輸出功率和輸出電壓的變化情況，再根據(jù)變化情況調(diào)整MPPT電路的工作，最后使光伏器件工作在最大功率點(diǎn)附近。 導(dǎo)納增量法也是常用的一種MPPT控制方法。其控制思想與擾動(dòng)觀察法類(lèi)似，也是利用dP/dV的方向進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，只是光伏器件工作在最大功率點(diǎn)時(shí)控制有所
不同' <
由P = VI和最大功率點(diǎn)處的光伏器件特性dP/dV
!_」57
o可推導(dǎo)出公式
---1— = y 實(shí)現(xiàn)方式首先假設(shè)光伏陣列模塊工作在一給定工作點(diǎn)；然后采樣光伏陣列模塊的電壓和電流，計(jì)算AV = V(n)-V(n-l)禾P A I = I (n)-I (n-l)，其中(n)表示新的采樣值，(n-1)表示前一次的采樣值；如果AV為O，表明工作電壓沒(méi)有改變，可以直接利用A I的符號(hào)判斷最大功率點(diǎn)的位置；A I為0表明功率點(diǎn)沒(méi)變返回進(jìn)入下一調(diào)整周期，如果A I大于0調(diào)整占空比使電壓升高來(lái)增大功率，如果AI小于0調(diào)整占空比使電壓降低來(lái)減小功率(光強(qiáng)降低了)，反之如果AV不為0則依據(jù)AI/AV+I/V的符號(hào)判斷；最后根據(jù)前一次的電流參考值加上本次檢測(cè)所得信息得到新的電流參考值。當(dāng)輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)值時(shí)，光伏陣列模塊工作在最大功率點(diǎn)。導(dǎo)納增量法基本消除了光伏器件在最大功率點(diǎn)處的功率振蕩現(xiàn)象。但該方法對(duì)光伏器件輸出電壓、輸出電流等參數(shù)的采樣精度要求較高，計(jì)算過(guò)程也比較復(fù)雜。 擾動(dòng)觀察法和導(dǎo)納增量法都是在先找到最大功率點(diǎn)后進(jìn)行的跟蹤算法，在之前的找最大功率點(diǎn)一般都是在全范圍內(nèi)采用固定步長(zhǎng)進(jìn)行掃描，采用相關(guān)MPPT算法的DC/DC電路開(kāi)關(guān)管占空比采用固定步長(zhǎng)從最小逐步增加，占空比每次增加后與前一周期進(jìn)行輸出功率比較，直到找到輸出功率比前、后周期都大的點(diǎn)，然后以此點(diǎn)為當(dāng)前最大功率點(diǎn)進(jìn)行擾動(dòng)觀察跟蹤或?qū)Ъ{增量跟蹤。由于為計(jì)算出每一周期輸出功率的正確性，每一周期時(shí)間間隔一般相對(duì)都會(huì)較長(zhǎng)(幾毫秒至幾十毫秒)，全范圍掃描一次時(shí)間就會(huì)相應(yīng)較長(zhǎng)，由于尋找過(guò)程不是工作在最大功率點(diǎn)，相對(duì)而言，就有能量損失。時(shí)間越長(zhǎng)，損失就越大。如步長(zhǎng)加大，所找的最大功率點(diǎn)與實(shí)際功率點(diǎn)偏差也越大，需要變小步長(zhǎng)在所找最大功率點(diǎn)前后兩個(gè)占空比之間進(jìn)行二次找最大功率點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程也存在一定的能量損失。另外，由于光強(qiáng)是不斷變化的，在跟蹤時(shí)由于最大功率的變化會(huì)造成跟蹤失敗，為解決這個(gè)問(wèn)題，在算法中往往需要在跟蹤失敗時(shí)或定時(shí)進(jìn)行一次全范圍掃描(或部分范圍)重新尋找最大功率點(diǎn)，這也會(huì)造成能量損失，特別是采用定時(shí)全范圍掃描的算法，能量損失更大。 因此，傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法、導(dǎo)納增量法及它們的各種改進(jìn)方法、其它跟蹤方法在需要進(jìn)行先尋找最大功率點(diǎn)進(jìn)行全范圍(或部分范圍)掃描時(shí)，由于其掃描方法不是最優(yōu)的，會(huì)造成一定的能量損失；為解決光強(qiáng)變化、局部陰影等問(wèn)題產(chǎn)生跟蹤失敗需要進(jìn)行重新全范圍(或部分范圍)掃描時(shí)，由于其掃描方法不是最優(yōu)的，會(huì)造成一定的能量損失。如采為1%步長(zhǎng)占空比進(jìn)行掃描時(shí)，占空比從0掃到100%需要計(jì)算101次，每次占用IO毫秒，將用1秒時(shí)間才能掃完，且精度只有1 % 。如為防跟蹤指失敗需要每5秒進(jìn)行一次全范圍掃描時(shí)，能量損失就為較大。太陽(yáng)能光伏整體的轉(zhuǎn)換率就會(huì)較低。
綜上所述，傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法存在如下問(wèn)題 1、開(kāi)機(jī)需在先掃描找最大功率點(diǎn)，由于掃描方法不是最優(yōu)的，存在能量損失相對(duì)較多； 2、為防跟蹤失敗需要定時(shí)掃描，由于掃描方法不是最優(yōu)的，存在能量損失相對(duì)較多； 3、為防跟蹤失敗需要定時(shí)掃描，定時(shí)周期短，能量損失較多，定時(shí)周期長(zhǎng)，則可能存在較長(zhǎng)時(shí)間跟蹤丟失。 4、由于系統(tǒng)測(cè)量精度所限，最大功率點(diǎn)跟蹤不準(zhǔn)確或易失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是一種太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是能在短時(shí)間內(nèi)尋找到最大功率點(diǎn)，減少開(kāi)機(jī)掃描和定時(shí)掃描尋最大功率點(diǎn)過(guò)程中的能量損失； 本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問(wèn)題是防止正常天氣下因環(huán)境條件變化或系統(tǒng)測(cè)量精度受限引起的最大功率點(diǎn)跟蹤不準(zhǔn)確或易失敗，防止異常天氣變化引起的跟蹤失敗。
本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決 —種太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于包括下列步驟，(1) 確定需要掃描的最大電壓范圍根據(jù)太陽(yáng)能光伏功率電壓特性曲線(xiàn)和環(huán)境條件確定需要 掃描的最大功率波動(dòng)對(duì)應(yīng)的電壓區(qū)間，此電壓區(qū)間即為需要掃描的最大電壓范圍；(2)在 需要掃描的最大電壓范圍內(nèi)確定兩個(gè)黃金分割點(diǎn)，并計(jì)算這兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際功 率；(3)確定下一次掃描的電壓范圍比較功率大小，如果兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率相 等，則兩個(gè)黃金分割點(diǎn)之間的區(qū)間即為下一次掃描的電壓范圍；如果兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的功率不相等，則將功率較大的點(diǎn)定為功率好點(diǎn)，功率較小的點(diǎn)定為功率差點(diǎn)，舍棄原電壓 范圍中功率差點(diǎn)背離功率好點(diǎn)一側(cè)的區(qū)間，原電壓范圍中剩下的區(qū)間即為下一次掃描的電 壓范圍；(4)在新的掃描電壓范圍內(nèi)確定新的黃金分割點(diǎn)，并計(jì)算新的黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 功率，回到步驟(3)，以此類(lèi)推，直到找到最大功率點(diǎn)；(5)找到最大功率點(diǎn)后，對(duì)其進(jìn)行跟 蹤。 優(yōu)選的技術(shù)方案中， 還包括(6)小掃描步驟每隔一個(gè)小時(shí)間周期，在找到的最大功率點(diǎn)附近一個(gè)小
功率區(qū)間對(duì)應(yīng)的小電壓范圍內(nèi)重復(fù)掃描一次；所述小功率區(qū)間應(yīng)滿(mǎn)足如下條件最大功率
點(diǎn)在正常天氣情況下在小時(shí)間周期內(nèi)的最大波動(dòng)范圍在所設(shè)定的小功率區(qū)間內(nèi)。
還包括(7)大掃描步驟每隔一個(gè)大時(shí)間周期，在一個(gè)大功率區(qū)間對(duì)應(yīng)的大電壓
范圍內(nèi)重復(fù)掃描一次確定新的最大功率點(diǎn)。 所述小掃描步驟和大掃描步驟的啟動(dòng)是通過(guò)計(jì)時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在找到最大功率點(diǎn) 后，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)小掃描周期時(shí)，啟動(dòng)小掃描步驟；當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)大掃描周期 時(shí)，啟動(dòng)大掃描步驟，確定新的最大功率點(diǎn)后，計(jì)時(shí)器清零重新計(jì)時(shí)，進(jìn)入下一輪計(jì)時(shí)周期。
進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中， 所述步驟(2)中黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率計(jì)算方法為，根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤算
法的直流/直流拓?fù)漭斎腚妷?、輸出電壓與占空比的關(guān)系，由黃金分割點(diǎn)電壓值確定對(duì)應(yīng)
的占空比，根據(jù)此占空比工作時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)太陽(yáng)能光伏板實(shí)際輸出功率。 所述最大功率點(diǎn)跟蹤算法為擾動(dòng)觀察法或?qū)Ъ{增量法。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是 本發(fā)明在傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法和導(dǎo)納增量法中引進(jìn)黃金分割法，進(jìn)行太陽(yáng)能最大功 率跟蹤時(shí)的起始掃描和在跟蹤過(guò)程中掃描尋最大功率點(diǎn)，能在短時(shí)間內(nèi)尋找到最大功率 點(diǎn)，減少開(kāi)機(jī)掃描和定時(shí)掃描尋最大功率點(diǎn)過(guò)程中的能量損失。進(jìn)一步地，將傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀 察法中跟蹤過(guò)程中的定時(shí)掃描分為不同掃描周期不同掃描區(qū)間進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步減少能量 損失，防止正常天氣下因環(huán)境條件變化或系統(tǒng)測(cè)量精度受限引起的最大功率點(diǎn)跟蹤不準(zhǔn)確 或易失敗，防止異常天氣變化引起的跟蹤失敗。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例中太陽(yáng)能光伏功率電壓特性曲線(xiàn)； 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中黃金分割點(diǎn)選取示意圖； 圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中大小掃描步驟流程圖； 下面通過(guò)具體的實(shí)施方式并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明根據(jù)數(shù)學(xué)上單峰指標(biāo)函數(shù)的優(yōu)選法說(shuō)明一種最快的單峰指標(biāo)函數(shù)尋最大 點(diǎn)的方法。如圖l所示，為太陽(yáng)能光伏功率電壓特性曲線(xiàn)，橫軸對(duì)應(yīng)為太陽(yáng)能光伏輸入電 壓，縱軸為太陽(yáng)能光伏輸入功率。從圖中可知，在一定光強(qiáng)條件下，太陽(yáng)能光伏功率電壓特 性曲線(xiàn)為單峰指標(biāo)函數(shù)，即在一定范圍內(nèi)只有一個(gè)最大點(diǎn)，所以可以用數(shù)學(xué)上的單峰指標(biāo) 函數(shù)的優(yōu)選法設(shè)計(jì)一種最快的尋最大功率點(diǎn)的方法。 第一步，確定需要掃描的最大電壓范圍。此掃描范圍可以是全電壓范圍，也可以是 根據(jù)最大功率點(diǎn)在各種環(huán)境情況下可能波動(dòng)的最大范圍確定的一個(gè)掃描范圍。本具體實(shí)施 例中，根據(jù)太陽(yáng)能光伏本身的光電特性、環(huán)境條件等確定最大功率點(diǎn)可能波動(dòng)的一個(gè)最大 范圍，根據(jù)此最大范圍對(duì)應(yīng)的電壓區(qū)間確定需要掃描的最大電壓范圍為AB，如圖2所示。
第二步，在電壓范圍AB內(nèi)確定兩個(gè)黃金分割點(diǎn)X1和X2，并計(jì)算這兩個(gè)黃金分割點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率Pxl和Px2。如圖2所示，(X2-A)二(B-Xl)二 ^l(s — j)=0. 618(B-A)。確定黃金分割點(diǎn)X1
2
和X2后，根據(jù)MPPT的實(shí)際DC/DC拓?fù)漭斎腚妷骸⑤敵鲭妷号c占空比的關(guān)系，由X1和X2的 電壓值確定對(duì)應(yīng)輸入電壓為XI、 X2時(shí)的占空比Dl、 D2，占空比Dl、 D2工作所產(chǎn)生的輸出功 率即為兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率Pxl和Px2。圖2中，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率為實(shí)際的最大 功率。 第三步，確定下一次掃描的電壓范圍。 比較第二步中的Pxl和Px2，當(dāng)Pxl等于Px2時(shí)，保留兩個(gè)黃金分割點(diǎn)之間的區(qū)間，
舍棄兩頭區(qū)間，則兩個(gè)黃金分割點(diǎn)之間的區(qū)間為下一次掃描的電壓范圍。當(dāng)Pxl不等于Px2 時(shí)，將功率較大的點(diǎn)定義為功率好點(diǎn)，功率較小的點(diǎn)定義為功率差點(diǎn)，根據(jù)數(shù)學(xué)單峰指標(biāo)函
數(shù)黃金分割法的證明，功率好點(diǎn)與實(shí)際可能的最大功率點(diǎn)在功率差點(diǎn)的同側(cè)。此時(shí)，舍棄原 電壓范圍中功率差點(diǎn)背離功率好點(diǎn)一側(cè)的區(qū)間，則原電壓范圍中剩下的區(qū)間為下一次掃描 的電壓范圍。 如圖2所示，本具體實(shí)施例中，X2為功率好點(diǎn)，XI為功率差點(diǎn)，則應(yīng)舍棄的區(qū)間為 XI背離X2的一側(cè)區(qū)間A-X1段，Xl-B段為下一次掃描的電壓范圍。 第四步，在X1-B段內(nèi)確定新的黃金分割點(diǎn)，并計(jì)算新的黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率， 產(chǎn)生新的功率好點(diǎn)與功率差點(diǎn)，舍棄新的功率差點(diǎn)背離新的功率好點(diǎn)一側(cè)的區(qū)間，再次產(chǎn) 生一個(gè)更新的掃描區(qū)間。以此類(lèi)推，直到找到認(rèn)可的最大功率點(diǎn)。 本實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)n次計(jì)算后，精度為0.618n。當(dāng)所選區(qū)間較小時(shí)，例如最大功率 對(duì)應(yīng)的輸入電壓波動(dòng)范圍為IOV，經(jīng)過(guò)10次計(jì)算后的精度就為0. 08V，即10次掃描后找到 的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓與最大功率對(duì)應(yīng)輸入電壓點(diǎn)只差0. 08V時(shí)，則對(duì)應(yīng)的功率已基本與最 大功率相同了，其精度已超過(guò)電壓與電流最小測(cè)量精度，也就是說(shuō)超過(guò)了功率計(jì)算所能達(dá) 到的最小精度了。因此從理論上講，當(dāng)輸入電壓掃描范圍在10V以?xún)?nèi)，采用黃金分割法只要 IO次就能找到最大功率點(diǎn)。絕大部分情況不用IO次，就能滿(mǎn)足最大功率的判斷范圍了。如 采用恒定步長(zhǎng)法掃描10次，精度為1V，遠(yuǎn)大于0. 08V?？梢?jiàn)黃金分割法能在短時(shí)間內(nèi)尋找 到最大功率點(diǎn)，其優(yōu)勢(shì)是十分明顯的。
進(jìn)一步地，定時(shí)掃描周期太長(zhǎng)太短都存在較大問(wèn)題，在這里由于我們引進(jìn)最優(yōu)的 黃金分割掃描法，可以在最短時(shí)間內(nèi)掃描到真正的最大功率點(diǎn)，所以我們將傳統(tǒng)的定時(shí)周 期掃描改為分段分時(shí)掃描，即小掃描步驟和大掃描步驟。 小掃描步驟為確定小電壓范圍和小時(shí)間周期，每隔一個(gè)小時(shí)間周期，在小電壓范 圍內(nèi)重復(fù)掃描一次。在先找到最大功率點(diǎn)后，在這個(gè)最大功率點(diǎn)附近一個(gè)小功率區(qū)間對(duì)應(yīng) 的電壓范圍內(nèi)采用一個(gè)小時(shí)間周期定時(shí)掃描，如在最大功率點(diǎn)Pmax士2X的區(qū)間內(nèi)每隔Tl =5 10秒左右進(jìn)行一次黃金分割掃描。這樣，由于測(cè)量精度受限引起的跟蹤不準(zhǔn)確或跟蹤 方向錯(cuò)誤引起的跟蹤失敗就可以在較短時(shí)間內(nèi)得到更正。同時(shí)，在絕大部分正常情況下，由 于光強(qiáng)與環(huán)境溫度變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，在幾秒周期內(nèi)光強(qiáng)與溫度等環(huán)境變化量引 起的最大功率變化量一般都在2 5%以?xún)?nèi)，因此只要時(shí)間周期的選擇與在這個(gè)時(shí)間周期內(nèi) 最大功率變化量的選擇適當(dāng)合理，即最大功率點(diǎn)在正常天氣情況下的最大波動(dòng)范圍在所設(shè) 定的小功率區(qū)間內(nèi)，就可以大幅縮短傳統(tǒng)定時(shí)掃描的功率區(qū)間，同時(shí)減小掃描次時(shí)，達(dá)到減 小定時(shí)掃描時(shí)的能量損失。 同時(shí)，為了防止光強(qiáng)突變、溫度突變，如陣雨、暴雪等異常情況或局部陰影及其它 任何情況下引起的最大功率突變導(dǎo)致最大功率跟蹤丟失，引進(jìn)了大掃描步驟。大掃描步驟 為確定大電壓范圍和大時(shí)間周期，每隔一個(gè)大時(shí)間周期，在大電壓范圍內(nèi)重復(fù)掃描一次確 定新的最大功率點(diǎn)。根據(jù)光伏板的特性和這個(gè)太陽(yáng)能系統(tǒng)所處的實(shí)際環(huán)境可能導(dǎo)致最大功 率點(diǎn)最大的可能波動(dòng)范圍，將這個(gè)最大功率點(diǎn)最大波動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)成相應(yīng)的光伏輸入電壓的 波動(dòng)范圍，即為大電壓范圍。如果不能確定最大功率點(diǎn)最大的可能波動(dòng)范圍或未輸入對(duì)應(yīng) 輸入電壓波動(dòng)范圍的最大最小值，則可輸入光伏方陣常溫下的最大開(kāi)路電壓或最大功率點(diǎn) 電壓(光伏板上一般均有相應(yīng)最大開(kāi)路電壓、最大功率點(diǎn)、短路電流等參數(shù))來(lái)確定大電壓 范圍。因?yàn)榇颂幋髵呙韫β蕝^(qū)間約為前面小掃描功率區(qū)間的5 IO倍，所以選擇的大掃描 周期T2為前面小掃描周期Tl的10 100倍。此處大掃描周期T2的具體選擇可根據(jù)光伏 系統(tǒng)所選光伏板特性、系統(tǒng)所處的地理位置、環(huán)境氣候等情況進(jìn)行選擇，以最大限度減少能 量損失。根據(jù)采用的MPPT算法將大電壓范圍轉(zhuǎn)換成相應(yīng)DC/DC拓?fù)鋵?duì)應(yīng)的相應(yīng)開(kāi)關(guān)管占 空比范圍，每隔大時(shí)間周期，同樣采用黃金分割法進(jìn)行掃描。 本實(shí)施例中，上述小掃描步驟和大掃描步驟的啟動(dòng)是通過(guò)計(jì)時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其簡(jiǎn) 單流程圖如圖3所示。在找到最大功率點(diǎn)進(jìn)行擾動(dòng)跟蹤后，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)小 檢測(cè)周期時(shí)，在小電壓范圍內(nèi)進(jìn)行黃金分割法掃描，以對(duì)當(dāng)前的最大功率點(diǎn)進(jìn)行校正；當(dāng)計(jì) 時(shí)到達(dá)大檢測(cè)周期時(shí)，則對(duì)最大功率點(diǎn)在各種可能和環(huán)境條件下可能波動(dòng)的最大范圍進(jìn)行 一次重新掃描，采用以上黃金分割法進(jìn)行掃描，可以最快速度找到新的最大功率點(diǎn)，掃描確 定新的最大功率點(diǎn)后進(jìn)入常規(guī)的擾動(dòng)跟蹤，并進(jìn)行計(jì)時(shí)器清零，重新計(jì)時(shí)，進(jìn)入下一輪跟蹤 周期。 以上的方法可用于擾動(dòng)觀察法和導(dǎo)納增量法的MPPT算法，都能達(dá)到在短時(shí)間內(nèi) 尋找到最大功率點(diǎn)，減少能量損失的目的。 以上方法也可用于風(fēng)力機(jī)尋找最大功率點(diǎn)。風(fēng)力機(jī)輸出功率特性也是一種單峰指 標(biāo)函數(shù)，在一定范圍內(nèi)只有一個(gè)最大點(diǎn)，所以以上方法也可以用于風(fēng)力機(jī)尋找最大功率點(diǎn)， 減少風(fēng)力機(jī)尋找最大功率點(diǎn)的能量損失，提高風(fēng)力機(jī)效率。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于包括下列步驟，(1)確定需要掃描的最大電壓范圍根據(jù)太陽(yáng)能光伏功率電壓特性曲線(xiàn)和環(huán)境條件確定需要掃描的最大功率波動(dòng)對(duì)應(yīng)的電壓區(qū)間，此電壓區(qū)間即為需要掃描的最大電壓范圍(A-B)；(2)在需要掃描的最大電壓范圍(A-B)內(nèi)確定兩個(gè)黃金分割點(diǎn)(X1、X2)，并計(jì)算這兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率；(3)確定下一次掃描的電壓范圍比較功率大小，如果兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率相等，則兩個(gè)黃金分割點(diǎn)之間的區(qū)間即為下一次掃描的電壓范圍；如果兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率不相等，則將功率較大的點(diǎn)定為功率好點(diǎn)，功率較小的點(diǎn)定為功率差點(diǎn)，舍棄原電壓范圍(A-B)中功率差點(diǎn)背離功率好點(diǎn)一側(cè)的區(qū)間，原電壓范圍(A-B)中剩下的區(qū)間即為下一次掃描的電壓范圍；(4)在新的掃描電壓范圍內(nèi)確定新的黃金分割點(diǎn)，并計(jì)算新的黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率，回到步驟(3)，以此類(lèi)推，直到找到最大功率點(diǎn)；(5)找到最大功率點(diǎn)后，對(duì)其進(jìn)行跟蹤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于還 包括(6)小掃描步驟每隔一個(gè)小時(shí)間周期，在找到的最大功率點(diǎn)附近一個(gè)小功率區(qū)間對(duì) 應(yīng)的小電壓范圍內(nèi)重復(fù)掃描一次；所述小功率區(qū)間應(yīng)滿(mǎn)足如下條件最大功率點(diǎn)在正常天 氣情況下在小時(shí)間周期內(nèi)的最大波動(dòng)范圍在所設(shè)定的小功率區(qū)間內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于還 包括(7)大掃描步驟每隔一個(gè)大時(shí)間周期，在一個(gè)大功率區(qū)間對(duì)應(yīng)的大電壓范圍內(nèi)重復(fù) 掃描一次確定新的最大功率點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于所 述小掃描步驟和大掃描步驟的啟動(dòng)是通過(guò)計(jì)時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在找到最大功率點(diǎn)后，啟動(dòng)計(jì)時(shí) 器計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)小掃描周期時(shí)，啟動(dòng)小掃描步驟；當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)大掃描周期時(shí)，啟動(dòng)大掃 描步驟，確定新的最大功率點(diǎn)后，計(jì)時(shí)器清零重新計(jì)時(shí)，進(jìn)入下一輪計(jì)時(shí)周期。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于所 述步驟(2)中黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率計(jì)算方法為，根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤算法的直流/ 直流拓?fù)漭斎腚妷?、輸出電壓與占空比的關(guān)系，由黃金分割點(diǎn)電壓值確定對(duì)應(yīng)的占空比，根 據(jù)此占空比工作時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)太陽(yáng)能光伏板實(shí)際輸出功率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描跟蹤方法，其特征在于所 述最大功率點(diǎn)跟蹤算法為擾動(dòng)觀察法或?qū)Ъ{增量法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種尋找太陽(yáng)能光伏板最大功率點(diǎn)的掃描方法。包括下列步驟(1)根據(jù)太陽(yáng)能光伏功率電壓特性曲線(xiàn)確定需要掃描的功率區(qū)間，根據(jù)此功率區(qū)間確定需要掃描的電壓范圍(A-B)；(2)在需要掃描的電壓范圍(A-B)內(nèi)確定兩個(gè)黃金分割點(diǎn)(X1、X2)，并計(jì)算這兩個(gè)黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際功率；(3)確定下一次掃描的電壓范圍；(4)在新的掃描電壓范圍內(nèi)確定新的黃金分割點(diǎn)，并計(jì)算新的黃金分割點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率，回到步驟(3)，以此類(lèi)推，直到找到最大功率點(diǎn)；(5)找到最大功率點(diǎn)后，對(duì)其進(jìn)行跟蹤。該方法能在短時(shí)間內(nèi)尋找到最大功率點(diǎn)，減少能量損失。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101719737SQ20091011043
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者吳連日 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司