專利名稱：光伏發電系統最大功率點快速準確跟蹤控制的復合控制方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏發電的控制系統，具體涉及一種光伏發電系統最大功率點 快速準確跟蹤復合控制方法。
背景技術：
近年來，太陽能光伏發電技術得到了快速的發展。由于光伏電池輸出特性具有明 顯的非線性，只有在某一電壓下才能輸出最大功率，為了提高系統的能量轉化效率，必須采 用適當的最大功率點跟蹤算法控制(MPPT)光伏發電變換器，保證系統總是運行在光伏陣 列最大功率點。目前，常見的最大功率點跟蹤控制方法有恒定電壓控制法、擾動觀測法和導 納增量法等，但不同的方法在實際使用中都存在不同的優缺點。恒定電壓控制法是一種簡 化的最大功率點跟蹤方法，其優點是控制簡單且易實現，但是這種跟蹤方法忽略了溫度對 光伏陣列輸出電壓的影響，不能在所有的溫度環境下完全地跟蹤最大功率，MPPT控制精度 和控制的適應性差。導納增量法是通過比較光伏陣列的瞬時電導和電導的變化量來實現最 大功率跟蹤，其優點是控制效果好，控制穩定度高，但其控制算法較復雜，對控制系統要求 較高，實時性差。
發明內容
本發明的目的在于針對上述現有技術中的不足，提供一種光伏發電系統最大功率 快速準確跟蹤控制復合控制方法，該控制方法能應用于采用MCU或DSP芯片控制的光伏發 電MPPT控制系統中，具有響應快速、控制準確的特點。本發明的技術方案是系統實時采樣光伏電池陣列的當前時刻的輸出電壓upv、電流ipv和工作溫度T，在 線計算出光伏輸出功率Ppv(k)并和上一時刻的功率Ppv(k_l)進行比較，如果功率偏差大于 一設定誤差范圍e，控制器采用改進恒壓控制法，快速調整輸出電壓至輸出功率偏差小于 e，再采用導納增量法進行最大功率的進一步精確跟蹤控制，直至功率誤差近似為零，達到 快速跟蹤控制的目的。所述的改進恒壓控制法，是指一種新的基于溫度系數在線修正的改進恒定電壓 控制法，即控制器實時檢測光伏電池的工作溫度，對跟蹤的恒壓值進行在線修改，如式u' ffl = k(T) Um所示。新的跟蹤電壓U' m是原跟蹤電壓Um溫度系數的修正值，溫度系數k(T) 可以從廠家提供的數據中獲取，這樣就可以克服溫度對最大功率跟蹤控制的影響，提高了 跟蹤的速度和可靠性。所述的控制器是指具有DC/DC變換器的MPPT控制電路系統，系統可實現上述的復 合控制算法。所述的設定誤差范圍e，是指可根據光伏組件的參數特點，而設定的一閥值。本發明與現有技術相比，具有以下有益之處(1)跟蹤快速在輸出功率誤差較大時采用改進恒壓控制法，較傳統恒壓控制法更能提高跟蹤速度；(2)控制準確由于電壓控 制法控制精度低，在系統誤差減少時，采用導納增量法進行最大功率的進一步精確跟蹤控 制，提高了控制精度；(3)效率高本發明能夠滿足光伏發電系統最大功率跟蹤控制的需 要，能更有效的提高系統的跟蹤效率；(4)經濟可靠主要算法均通過軟件實現，可有效的 降低系統的成本，開發方便，經濟可靠。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。
圖1為本發明的控制系統框圖；圖2為本發明的控制流程具體實施例方式如圖1所示本本發明的控制系統框圖。圖中，光伏組件的工作參數輸出電壓、電流 和工作溫度經采樣處理電路后，輸入到控制芯片MCU的A/D轉換接口，MCU快速轉換數字量 并進行計算，得出輸出瞬時功率，并和上一時刻進行比較，得出功率誤差，如果誤差大于等 于設定的閥值，就選用改進的恒壓控制法，并結合采集的工作溫度進行參數修正；如果誤差 小于設定的閥值，就選用導納增量法進行控制；控制輸出改變PWM信號發生器的寄存器值， 從而改變占空比，調節控制DC/DC變換電路的參數，實現最大功率跟蹤控制。如圖2所示，本發明的具體實施流程為在k時刻采樣光伏組件電壓upv、電流ipv 和工作溫度T，在線計算出光伏輸出功率Ppv(k)并和上一(k-1)時刻的功率輸出值Ppv(k-1) 進行比較，如果差值大于或等于設定的閥值，系統進一步進行光伏組件工作溫度的判斷，如 果溫度改變了，進行溫度修正的改進恒壓控制，否則進行常規的恒壓控制；如果輸出功率的 差值小于設定的閥值，進行導納增量法控制。
權利要求
一種光伏發電系統最大功率點快速準確跟蹤控制的復合控制方法，其特征是包括以下步驟1)系統實時采樣光伏電池陣列的當前時刻的輸出電壓upv、電流ipv和工作溫度T，在線計算出光伏輸出功率Ppv(k)；2)當前光伏輸出功率Ppv(k)和上一時刻的功率Ppv(k-1)進行比較，如果功率偏差大于一設定誤差范圍e，控制器采用改進恒壓控制法，快速調整輸出電壓至輸出功率偏差小于e，再采用導納增量法進行最大功率的進一步精確跟蹤控制，直至功率誤差近似為零，實現快速跟蹤控制。
2.如權利要求1所述的光伏發電系統最大功率點快速準確跟蹤控制的復合控制方法， 其特征是所述的改進恒壓控制法是基于溫度系數在線修正的改進恒定電壓控制法，即控制 器實時檢測光伏電池的工作溫度，對跟蹤的恒壓值進行在線修改，如式U' ffl = k(T) 扎所 示，新的跟蹤電壓U' m是原跟蹤電壓Um溫度系數的修正值，溫度系數k(T)可以從廠家提 供的數據中獲取。
3.如權利要求2所述的光伏發電系統最大功率點快速準確跟蹤控制的復合控制方法， 其特征是所述的改進恒壓控制法是通過控制器實時檢測輸出電壓upv、電流ipv和工作溫度 T的A/D值來實現的。
全文摘要
本發明涉及一種光伏發電系統最大功率快速準確跟蹤控制的復合控制方法，系統實時采樣光伏電池陣列的當前時刻的輸出電壓upv、電流ipv和工作溫度T，在線計算出光伏輸出功率Ppv(k)并和上一時刻的功率Ppv(k-1)進行比較，如果功率偏差大于一設定誤差范圍e，控制器采用改進恒壓控制法，快速調整輸出電壓至輸出功率偏差小于e，再采用導納增量法進行最大功率的進一步精確跟蹤控制，直至功率誤差近似為零，達到快速跟蹤控制的目的。該控制方法能應用于采用MCU或DSP芯片控制的光伏發電MPPT控制系統中，具有響應快速、控制準確的特點。
文檔編號H02N6/00GK101877559SQ20101021286
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者曹豐文, 汪義旺 申請人:蘇州市職業大學