專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于自適應(yīng)預(yù)測(cè)的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于自適應(yīng)預(yù)測(cè)的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制方法。
背景技術(shù)：
隨著世界能源問(wèn)題的加劇，光伏發(fā)電技術(shù)在新能源技術(shù)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。有效的降低光伏系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)發(fā)電效率是目前研究的重點(diǎn)。由于太陽(yáng)電池容易受外界環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致功率損失，因此在控制領(lǐng)域這方面來(lái)考慮，最大功率點(diǎn)跟蹤將是最直接最有效的降低發(fā)電成本，提高發(fā)電效率的方法。傳統(tǒng)的MPPT算法包含定電壓跟蹤(CVT)法、功率回授法、增量電導(dǎo)法及擾動(dòng)觀察法等幾種方法。其中CVT法不能跟蹤日照強(qiáng)度和光伏陣列溫度的變化，并非真正的MPPT控制方法；功率回授法實(shí)際上是擾動(dòng)觀察法的反向推理過(guò)程，由于單個(gè)功率對(duì)應(yīng)有多個(gè)電壓和電流值，其穩(wěn)定性受到一定的影響；電導(dǎo)增 量法在外界環(huán)境發(fā)生迅速變化時(shí)，其動(dòng)態(tài)性能和跟蹤特性方面比擾動(dòng)觀察法好，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)；擾動(dòng)觀察法是目前最常用的MPPT控制算法，通過(guò)周期性對(duì)光伏陣列輸出電壓施加擾動(dòng)，并比較擾動(dòng)前后的光伏陣列輸出功率，從而判定正確的擾動(dòng)方向。但擾動(dòng)觀察法無(wú)法兼顧跟蹤速度與控制精度，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境變化的響應(yīng)能力較差，此外，MPPT控制算法是一個(gè)不斷尋優(yōu)的過(guò)程，容易受外界環(huán)境干擾而發(fā)生方向誤判現(xiàn)象。針對(duì)傳統(tǒng)MPPT算法的不足之處，已有許多研究對(duì)傳統(tǒng)MPPT算法進(jìn)行改進(jìn)，如采用模糊控制，變步長(zhǎng)MPPT控制等，通過(guò)對(duì)這些改進(jìn)后的算法進(jìn)行分析可知，目前這些改進(jìn)后的算法存在一些算法復(fù)雜問(wèn)題，或控制精度及跟蹤速度存在提升的空間，而且并不能很好地解決跟蹤過(guò)程中的誤判現(xiàn)象。因此，開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高、跟蹤速度快的MPPT控制算法仍然是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要難題和關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏陣列最大功率點(diǎn)的主要影響因素是太陽(yáng)能輻照強(qiáng)度與光伏陣列的溫度，由于光伏陣列的溫度通常是慢時(shí)變的，在采樣頻率較高的時(shí)候，如果不考慮光伏陣列溫度的變化，光伏陣列的最大功率由其輸出電壓決定，為其非線(xiàn)性函數(shù)，因此可以認(rèn)為光伏陣列的最大輸出功率是可以預(yù)測(cè)的。因此，在常規(guī)MPPT算法的基礎(chǔ)上，引進(jìn)自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制，可以提前預(yù)測(cè)光伏陣列的下一時(shí)刻輸出功率，提高跟蹤速度，同時(shí)保持控制精度。由于改進(jìn)后的自適應(yīng)預(yù)測(cè)MPPT方法是根據(jù)歷史規(guī)律對(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤控制，因此可以對(duì)跟蹤過(guò)程中的誤判現(xiàn)象進(jìn)行抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于發(fā)明提供應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的一種具有自適應(yīng)預(yù)測(cè)功能的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法。這種最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法能夠?qū)夥嚵械妮敵龉β蔬M(jìn)行預(yù)測(cè)，提前對(duì)擾動(dòng)方向進(jìn)行判斷，提高跟蹤速度，同時(shí)保持控制精度，并能根據(jù)歷史規(guī)律對(duì)跟蹤過(guò)程中的誤判現(xiàn)象進(jìn)行抑制。本基于自適應(yīng)預(yù)測(cè)的光伏系統(tǒng)MPPT控制方法的技術(shù)方案如下
首先通過(guò)微處理器及采樣電路采樣當(dāng)前及過(guò)去N個(gè)時(shí)刻的光伏陣列輸出電壓[u (n)，u (n-1)，. . .，u (n-N+1)]，采樣光伏陣列輸出電流i (n)，并計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻光伏陣列輸出功率 P (N) =u(n)Xi(n)。其次根據(jù)自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制的原理，由當(dāng)前及過(guò)去N個(gè)時(shí)刻的光伏陣列電壓可以預(yù)測(cè)光伏陣列下一時(shí)刻的輸出功率+ 自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制采用有限脈沖響應(yīng)(FIR)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)模型可表述為公式(I)
權(quán)利要求
1. 一種基于自適應(yīng)預(yù)測(cè)的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于以下步驟首先通過(guò)微控制器采樣當(dāng)前及過(guò)去N個(gè)時(shí)刻的光伏陣列輸出電壓，及光伏陣列當(dāng)前時(shí)刻的輸出電流，并計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻光伏陣列輸出功率。
其次根據(jù)自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制的原理，由當(dāng)前及過(guò)去N個(gè)時(shí)刻的光伏陣列電壓預(yù)測(cè)得到光伏陣列下一時(shí)刻的輸出功率。自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制采用有限脈沖響應(yīng)(FIR)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)模型可表述為公式(I)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于自適應(yīng)預(yù)測(cè)的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制方法，該方法是在常規(guī)擾動(dòng)觀察法的基礎(chǔ)上加入自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制，通過(guò)采樣當(dāng)前及過(guò)去若干時(shí)刻光伏陣列電壓，采用自適應(yīng)預(yù)測(cè)機(jī)制預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的光伏陣列輸出功率，并結(jié)合擾動(dòng)觀察法提前對(duì)光伏陣列電壓的擾動(dòng)方向做出判斷，從而提高跟蹤速度，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的控制精度，減少功率損耗，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制。該控制方法克服常規(guī)MPPT算法跟蹤速度慢、穩(wěn)定性差、控制復(fù)雜等缺點(diǎn)，并對(duì)日照強(qiáng)度低及日照強(qiáng)度快速變化環(huán)境下的誤判現(xiàn)象進(jìn)行抑制。該控制方法簡(jiǎn)單，易于軟件編程實(shí)現(xiàn)，能夠有效提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率，在光伏系統(tǒng)應(yīng)用中，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102801363SQ20111013584
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者付青, 馬桂龍, 呂文昭, 程光蕾, 劉鳳杰 申請(qǐng)人:中山大學(xué)