專利名稱：無傳感器型的最大功率跟蹤控制方法
技術領域：
本發明涉及光伏發電領域，尤其是一種光伏發電系統的最大功率跟蹤控制方法。
背景技術：
太陽能作為一種無污染，可再生的新能源，有著非常廣闊的發展前景，在我國得到了廣泛的應用。我國是太陽能資源比較豐富的國家，在沿海島嶼，交通不便的山區，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網和近期內電網還難以到達的農村和少數民族地區，太陽能發電成為解決生產和生活能源的一種可靠途徑，可以取得很好的經濟效益和社會效益。在一個光伏發電系統中，通常要求在任一瞬間，能夠引出光伏電池轉換的最大功率，即系統要能夠跟蹤光伏電池輸出的最大功率點。傳統光伏系統最大功率點跟蹤控制方法，如擾動觀察法、導納增量法等，都需要使用光伏陣列的輸出電流和輸出電壓作為反饋信號，電壓電流相乘后得到功率參數，再通過功率的變化來判斷電壓擾動方向。申請號 201010106853. 5的發明就公開了一種基于導納增量法的最大功率跟蹤系統。這樣的控制電路結構顯得較為復雜，制造成本也相對較高。并且，在復雜的光照條件下MPPT控制還有可能失效。
發明內容
為了克服現有技術的缺陷，本發明提出一種針對光伏發電系統的無傳感器型的最大功率跟蹤(MPPT)控制方法，該方法建立的系統結構簡單，無需大電流、高電壓的傳感器， 系統操作更加安全，可靠和有效。一種無傳感器型的最大功率跟蹤控制方法，包括以下步驟a.將光伏陣列輸出電流Ims增大或減小，記為IMS(k)，Irms的前一狀態為
Irms (k 1)；b.比較 Irms (k)與 Irms (k-Ι)大小，負載電流 I。ut(k)與 I。ut(k_l)大小；c.通過比較值確定Ims (k)增加或減小；d.不斷循環從步驟b和步驟C。所述步驟c具體包括I。ut(k)隨I s (k)增加而減小，或Iott (k)隨IniisGO減小而增加時，Irms(k)減小AIms ；Iout (k)隨ImisGO增加而增加，或Iot(k)隨InnsGO減小而減小時，Irms (k)減小Δ Inns，增加或減小后的狀態為新的InnsGO,前一狀態為新的Irms (k-1)。采取以上技術措施后，具有如下優點1.省去了傳統MPPT方法需要用傳感器檢測光伏陣列輸出電流和輸出電壓作為反饋信號的環節，使得控制電路相對簡單，同時也降低制造成本。2.在大功率光伏發電系統中，該方法由于無需大電流、高電壓的傳感器，使得系統操作更加安全，可靠和有效。3.經過試驗表明，以上技術措施克服了傳統MPPT方法容易跟蹤失效的缺陷。
圖1無傳感器型MPPT控制方案圖(單級式單相逆變器)圖2光伏陣列P-U曲線
具體實施例下面結合附圖和具體實施例作進一步說明。如圖1和圖2所示，對于恒定負載的獨立光伏系統，當有效功率Ppv最大時，在逆變器輸出端的輸出功率I\。ad和輸出電流Ikjad是最大；對于并網光伏系統，電網電壓恒定，當 Ppv最大時，在逆變器輸出端1\_和I一同樣也是最大。因此，本發明通過直接控制逆變器的輸出電流來間接地控制光伏陣列輸出功率。在光伏陣列輸出端無需傳感器也可以同樣實現MPPT控制。實現當中只需考慮變換器輸出電流lL。ad —個因素，省去了傳統MPPT方法需要用傳感器檢測光伏陣列輸出電流和輸出電壓作為反饋信號的環節。光伏發電系統中負載電流I。ut是唯一的考慮因素。功率變化器由脈寬調制(PWM) 控制。占空比增大時，功率變換器的輸出電流(也即負載電流)隨之增大。圖1中Imis可等同看作控制占空比。負載電流I。ut上升則引起變換器輸入電壓(也即光伏陣列輸出電壓) 下降。同樣，Iniis的上升將引起變換器輸出電流上升和輸入電壓降低。也就是說光伏陣列的輸出功率的增加或減小可以通過Ims間接地知道。因此，通過比較Iniis和負載電流I。ut就可以實現MPPT控制。一種針對光伏發電系統的無傳感器型的最大功率跟蹤控制方法。包括以下步驟a.將光伏陣列輸出電流Iniis增大或減小，記為IMS(k)，Irms的前一狀態為
Irms (k_l) οb.比較I s(k)與IMS(k_l)大小，通過InnsGO的增加或減小影響PWM控制器輸出的占空比，影響負載電流Iout的增大或減小，比較Iout(k)與Iout(k-1)大小。c.通過比較值確定Iniis(k)增加或減小變化關系如表1所示，Iout (k)隨Ims(k) 增加而減小，或I。UT(k)隨ImisGO減小而增加時，Irms (k)減小AIniis ；Iout (k)隨IniisGO增加而增加，或Iot(k)隨IMS(k)減小而減小時，Iniis(k)減小Δ Inns，增加或減小后的狀態為新的 Iniis (k)，前一狀態為新的InnsGi-I)。Ims (k)增加或減小與判斷結果的關系如表1所示。
功率追蹤段IrmsIoutΔ/加1 (V0^V1)減小增大減小2 (V1^V2)減小減小增大3 (V2^V3)增大增大增大4 (V3^V1)增大減小減小 表I無傳感器型MPPT控制描述
d.不斷循環從步驟b和步驟C。P-U曲線如圖2所示，假設I·初始狀態在Vtl到V3階段，Inns (k)減小Δ Irms,電壓 U增加，功率P增加，從而引起負載電流Iqut (k)隨ImisGO減小而增加，Inns (k)減小ΔΙ_， 如此循環上述過程，當越過V3點時，Irms(k)繼續減小Δ Inns，電壓U增力卩，功率P減小，從而引起負載電流Iqut(k)隨Irms(k)減小而減小，此時Iniis(k)增加Δ Ims，經過反復追蹤，Ims(k) 將處于最大功率點MPP。同樣，在其他范圍內，經過反復追蹤，Irms (k)也將處于最大功率點MPP。
權利要求
1.一種無傳感器型的最大功率跟蹤控制方法，其特征在于包括以下步驟a.將光伏陣列輸出電流Iniis增大或減小，記為Imis(k)，Irms的前一狀態為Inns (k-Ι)；b.比較Irms(k)與 Inns(Ii-I)大小，負載電流 I。ut(k)與 I。ut(k-1)大小；c.通過比較值確定IniisGO增加或減小；d.不斷循環從步驟b和步驟C。
2.根據權利要求1所述的無傳感器型的最大功率跟蹤控制方法，其特征在于，所述步驟c具體包括I。ut(k)隨Ims(k)增加而減小，或Iott(k)隨Ims(k)減小而增加時，Ims(k) 減小Δ Iniis ；Iout (k)隨ImisGO增加而增加，或Iot (k)隨Iniis (k)減小而減小時，Irms (k)減小 Δ IMS，增加或減小后的狀態為新的InnsGO，前一狀態為新的Uk-I)。
全文摘要
一種針對光伏發電系統的無傳感器型的最大功率跟蹤控制方法，通過對負載電流和輸出電流的比較，來追蹤最大功率點MPP，省去了傳統MPPT方法需要用傳感器檢測光伏陣列輸出電流和輸出電壓作為反饋信號的環節，使得控制電路相對簡單，同時也降低制造成本。在大功率光伏發電系統中，該方法由于無需大電流、高電壓的傳感器，使得系統操作更加安全，可靠和有效。并且克服了傳統MPPT方法容易跟蹤失效的缺陷。
文檔編號H02N6/00GK102368670SQ201110300999
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者崔佩聚, 陳曉高 申請人:山億新能源股份有限公司