最大功率点跟踪控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种最大功率点跟踪控制方法，包括如下步骤：S0.MPPT控制器预设光伏电池的参考电压Uref；S1.MPPT控制器实时获取光伏电池的输出电压U和输出电流I；S2.采用中心差分运算的电导增量法跟踪最大功率点；S3.实时判断是否跟踪到最大功率点，若是，则停止扰动跟踪；若否，返回步骤S1。本发明还涉及一种最大功率点跟踪控制系统。本发明的最大功率点跟踪控制方法及系统，通过采用中心差分运算的电导增量法进行最大功率点的跟踪，能够准确的跟踪各个支路光伏电池的最大功率点，提高了电导增量法进行最大功率点跟踪的性能和准确性，保证光伏电池在太阳光照强度剧烈变化时的输出功率最大，跟踪效率高达99％。
【专利说明】最大功率点跟踪控制方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电【技术领域】，特别是涉及一种最大功率点跟踪控制方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 最大功率点跟踪MPPT (Maximum Power Point Tracking)能够实时侦测光伏电池 的发电电压，并跟踪光伏电池在最高电压时电流值，使光伏发电系统以最高的效率对蓄电 池充电。
[0003] 常规电导增量法（incremental conductance, INC)实现最大功率跟踪是从光伏电 池输出功率随输出电压变化而变化的规律出发，根据极值理论推导出光伏电池处于最大功 率点时的电导和电导变化率之间的关系，从而提出相应的MPPT算法。在一定的光照强度和 温度下，通过光伏电池的P-U曲线可以看出仅存在一个最大功率点，且在最大功率点处的 斜率为零，即dP/du = 0,可以推导出在最大功率点处有dl/dU = -I/U，这样计算得出的dl/ du的精度较低，进而使得电导增量法的最大功率跟踪的精确度较低。
[0004] 一般情况下，常规电导增量法的稳定性高，能够平稳的跟踪到最大功率点，且与光 伏电池的参数无关。但采用常规电导增量法进行最大功率点跟踪时，对控制系统的要求很 高，初始化参数对系统启动过程中的跟踪性能有较大的影响，若设置不当则可能产生较大 的功率损失；在最大功率点附近有振荡和误判，不能准确跟踪最大功率点，在太阳光照射强 度变化时，需要改变负载才能继续维持光伏电池在最大功率点运行。因此，常规电导增量 法可能会随着太阳光的急剧变化而导致最大功率点跟踪失效、产生误判，导致整个MPPT瘫 痪。
【发明内容】
[0005] 鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种最大功率跟踪控制方法及系 统，提高了最大功率点跟踪的精确度，避免了因太阳光照射强度急剧变化而引起的振荡和 误判，导致最大功率点跟踪失效的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种最大功率点跟踪控制方法，包括如下步骤：
[0008] SO、MPPT控制器预设光伏电池的参考电压UMf ;
[0009] SI、MPPT控制器实时获取光伏电池的输出电压U和输出电流I ;
[0010] S2、采用中心差分运算的电导增量法跟踪最大功率点；
[0011] S3、实时判断是否跟踪到最大功率点，若是，则停止扰动跟踪；若否，返回步骤S1。
[0012] 在其中一个实施例中，所述步骤S2包括如下步骤：
[0013] S4、计算U与U(n-l)的差值dU，计算I与I(n-l)的差值dl，采用中心差分法计算 dl/dU;其中，U(n-l)为上一控制周期光伏电池的输出电压，I(n-l)为上一控制周期光伏电 池的输出电流，η为控制周期；
[0014] S5、判断dU是否为0,若是，则判断dl是否为0 ;若否，则判断dl/dU = -Ι/υ是否 成立；
[0015] S6、若 dl = 0,则 I(n-l) = I ;U(n-l) = U ;若 dl 不等于 0,则判断 dl > 0 是否成 立，若是，则增大光伏电池的输出电压，使得I(n-l) = I ;U(n-l) = U;若否，则减小光伏电 池的输出电压，使得I (n-1) = I ;U (n-1) = U ;
[0016] S7、若 dl/dU = -Ι/U 成立，则 I (n_l) = I ;U (n_l) = U ;若 dl/dU = -Ι/U 不成立，则 判断(11/如>-1/^是否成立，若是，则增大光伏电池的输出电压，使得1(11-1)=1山(11-1) =U ;若否，则减小光伏电池的输出电压，使得I(n-l) = I ;U(n-l) = U。
[0017] 在其中一个实施例中，所述中心差分运算的电导增量法为：
[0018]
【权利要求】
1. 一种最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 50、 MPPT控制器预设光伏电池的参考电压UMf ; 51、 MPPT控制器实时获取光伏电池的输出电压U和输出电流I ; 52、 采用中心差分运算的电导增量法跟踪最大功率点； 53、 实时判断是否跟踪到最大功率点，若是，则停止扰动跟踪；若否，返回步骤S1。
2. 根据权利要求1所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括如 下步骤： 54、 计算U与U(n-l)的差值dU，计算I与I(n-l)的差值dl，采用中心差分法计算dl/ dU ;其中，U(n-l)为上一控制周期光伏电池的输出电压，I(n-l)为上一控制周期光伏电池 的输出电流，η为控制周期； 55、 判断dU是否为0,若是，则判断dl是否为0 ;若否，则判断dl/dU = -I/U是否成立； 56、 若dl = 0,则I (n-1) = I ;U(n-l) = U ;若dl不等于0,则判断dl > 0是否成立， 若是，则增大光伏电池的输出电压，使得I(n-l) = I ;U(n-l) =U;若否，则减小光伏电池的 输出电压，使得 I (n-1) = I ;U (n-1) = U ; 57、 若 dl/dU =-Ι/U 成立，则 I (n-1) = I ;U (n-1) = U ;若 dl/dU =-Ι/U 不成立，则判 断dI/dU>-I/U是否成立，若是，则增大光伏电池的输出电压，使得I(n-l) =I;U(n-l)= U;若否，则减小光伏电池的输出电压，使得I (n-1) = I ;U(n-l) = U。
3. 根据权利要求2所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，所述中心差分运算 的电导增量法为： 采用
其中，AU = Un-Un_i = Un+1-Un，0((AU)2)为截断误差，Un为当前控制周期的光伏电池 的输出电压，Un_i为上一个控制周期的光伏电池的输出电压，In_i为上一个控制周期的光伏 电池的输出电流，U n+1为下一个控制周期的光伏电池的输出电压，In+1为下一个控制周期的 光伏电池的输出电流。
4. 根据权利要求3所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，所述中心差分运算 需满足的约束条件为：
5. 根据权利要求1所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，步骤S3包括如下步 骤： 若
满足N个控制周期，则停止扰动跟踪；否则，返回步骤S1 ;其中，N > 1， εmpp为误差阈值。
6. 根据权利要求1所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，跟踪到最大功率点 之后还包括如下步骤： 58、 实时判断最大功率点是否改变，若是，则返回步骤S0,重新预置光伏电池的参考电 压UMf，进入下一个控制周期；若否，则停止跟踪扰动。
7. 根据权利要求6所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，步骤S8之前还包括 如下步骤： S9、计算光伏电池在最大功率点时的电阻R_和电导Gmpp，其中，
为光伏电池在最大功率点的输出电压
为 光伏电池在最大功率点的输出电流； S10、计算光伏电池的电阻绝对误差eK和光伏电池的电导绝对误差ee ;其中，
， SI 1、计算电阻平均误差Εκ和电导平均误差Ee，其中， 为一个控制周期内的采样次数。
8. 根据权利要求7所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，步骤S8包括如下步 骤： 若EK > EK_Mf或Ee > Ee_Mf，则返回步骤S0,重新预置光伏电池的输出电压UMf，进入下 一个控制周期；若EK < EK_Mf或Ee < Ee_Mf，则停止扰动跟踪； 其中，EK_Mf为电阻平均误差参考值，Ee_f为电导平均误差参考值。
9. 根据权利要求8所述的最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，步骤S3还包括如下 步骤： 若跟踪到最大功率点，则更新光伏电池在最大功率点时的电阻Rmpp和电导Gmpp，若未跟 踪到最大功率点，则停止计算电阻平均误差Εκ和电导平均误差Ee。
10. -种最大功率点跟踪控制系统，用于权利要求1-9任一项所述的最大功率点跟踪 控制方法，其特征在于： 包括BOOST升压电路和MPPT控制器，所述BOOST升压电路连接在光伏电池和逆变器之 间，所述MPPT控制器用于控制所述BOOST升压电路，所述BOOST升压电路包括两个升压支 路，分别为第一升压支路和第二升压支路； 所述第一升压电路包括第一电感L3、第一二极管D5和第一晶体管Q5,所述第一电感L3 串联所述第一二极管D5后连接至储能电容C3 ;所述第二升压支路包括第二电感L4、第二二 极管D6和第二晶体管Q6,所述第二电感L4串联所述第二二极管D6后连接至所述储能电容 C3 ;所述储能电容C3的另一端接地； 所述MPPT控制器连接所述光伏电池，用于获取所述光伏电池的输出电压和输出电流， 所述MPPT控制器输出第一控制信号PWM7和第二控制信号PWM8,所述第一控制信号的波形 与所述第二控制信号的波形相差180° ; 所述第一控制信号PWM7传送至第一晶体管Q5的栅极，用于控制第一晶体管Q5的打开 和关断，所述第二控制信号PWM8传送至第二晶体管Q6的栅极，用于控制第二晶体管Q6的 打开和关断； 所述第一晶体管Q5的漏极连接至所述第一电感L3和所述第一二极管D5的相应公共 端，所述第一晶体管Q5的源极接地；所述第二晶体管Q6的漏极连接至所述第二电感L4和 所述第二二极管D6的相应公共端，所述第二晶体管Q6的源极接地。
【文档编号】G05F1/67GK104122929SQ201410313080
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】方小斌, 武建飞, 孙丰涛, 廖云涛, 杨帆, 胡雅洁 申请人:珠海格力电器股份有限公司