基于分段模型的光伏陣列 MPPT 控制器及控制方法技術

本發明專利技術提供一種基于分段模型的光伏陣列MPPT控制器，其與一光伏發電系統連接，以使光伏發電系統工作在最大功率輸出狀態，該光伏發電系統包括一光伏陣列、一電壓電流測量電路以及一DC/DC轉換電路，光伏陣列MPPT控制器包括：一DSP/MCU控制器，其與所述電壓電流測量電路連接，并與所述DC/DC轉換電路連接；一基于分段模型的控制模塊，其運行于所述DSP/MCU控制器上。另外，本發明專利技術還提供了一種基于上述MPPT控制器的基于分段模型的光伏陣列MPPT控制方法。本發明專利技術使得光伏陣列的工作點精確地收斂于全局最大值，從而實現了最優控制。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種MPPT控制器及控制方法，具體涉及光伏陣列MPPT控制器及控制方法。
技術介紹
光伏陣列最大功率點跟蹤(MPPT, Maximum Power Point Tracking)控制器是光伏發電系統的重要組成部分，其作用是控制光伏陣列工作在最大功率輸出狀態，以保證光伏陣列的發電效率。實際運行的MPPT控制器一般多采用傳統的爬山類控制方法，如擾動觀察法、增量電導法等，也有一些MPPT控制器采用固定電壓法，或者采用固定電壓法和爬山類控制方法相結合的優化控制方法。其中，固定電壓法的缺點在于不能將工作點非常精確地控制在最大功率點，而爬山類控制方法則是收斂速度不夠快，兩者結合后可以快速將工作點控制在最大功率點。但是這些傳統的控制方法都有一個前提是光伏陣列輸出的功率-電·壓(P-V)特性曲線只有一個極大值，而不考慮多個局部極值的狀況，因此光伏陣列的工作點很可能收斂于某一個局部極值而不是全局最大值。但是目前幾乎所有的光伏陣列都是光伏模塊串并聯(SP)結構，在局部陰影條件下，光伏陣列輸出P-V特性曲線呈現多個局部極值的特點，使得傳統的MPPT控制器效果不能達到最優控制。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于分段模型的光伏陣列MPPT控制器及控制方法，以解決現有光伏陣列MPPT控制器及控制方法不能實現最優控制的問題。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種基于分段模型的光伏陣列MPPT控制器及控制方法，其與一光伏發電系統連接，以使光伏發電系統工作在最大功率輸出狀態，該光伏發電系統包括一光伏陣列、一電壓電流測量電路以及一 DC/DC轉換電路,本專利技術的光伏陣列MPPT控制器包括一 DSP/MCU (Digital Signal Processing/Micro Control Unit,數字信號處理 /微控制單元)控制器，其與所述電壓電流測量電路連接，并與所述DC/DC轉換電路連接；一基于分段模型的控制模塊，其運行于所述DSP/MCU控制器上；其中，該基于分段模型的控制模塊根據光伏陣列中光伏模塊的串聯個數K確定K個粗掃描工作點，使該K個粗掃描工作點的電壓分別為ο.#、O、Xl……、(尺一為光伏模塊的開路電壓；在該K個粗掃描工作點測量與該K個粗掃描工作點對應的K個恒流段Mtl段、M1段、M2段、M3段.......Mih段的電流值；估算各恒流段的功率的局部極值M0段功率的局部極值/^ =β· 02V^ · ΓM1段功率的局部極值-ImM2段功率的局部極值=2·風f.嚴M3段功率的局部極值= ·嚴......Mk,段功率的局部極值=(K-I)C 嚴_1)其中Vmpp為最大功率點的電壓，其為光伏陣列的固有屬性，是已知值；取所有局部極值中的最大值點，對應的恒流段為全局最大功率點所在段；采用爬山類算法以一步長設定值Ad在該全局最大功率點所在段內搜索全局最大功率點，直至當前工作點的功率P(n+1)小于上一工作點的功率P(n)，令Ad = -Ad;·判斷Ad是否小于'~*預設值Δ Dset，如果為是，則進燈下'~■步；如果為否，則令Ad=Δ d/2返回上一步；基于分段模型的控制模塊還在當前工作點和上一工作點的電流的變化滿足下述關系時重新開始粗掃描7凡 M-丨卜1] > Al I1 , [n - 11 Shl其中IPV[n]表示當前工作點的電流值，IPV[n_l]表示上一工作點的電流值；Λ Iset表示電流變化設定值。本專利技術的基于分段模型的光伏陣列MPPT控制方法包括下列步驟( I)根據光伏陣列中光伏模塊的串聯個數K確定K個粗掃描工作點，使該K個粗掃描工作點的電壓分別為0.3=、3fc……、(欠一為光伏模塊的開路電壓；(2)在該K個粗掃描工作點測量與該K個粗掃描工作點對應的K個恒流段M0段、M1 段、M2 段、M3 段......、Mim 段的電流值產0、Im、Im2、Im ......Im^ ；(3)估算各恒流段的功率的局部極值M0段功率的局部極值C =β··二 嚴M1段功率的局部極值風f ·產1M2段功率的局部極值M3段功率的局部極值......Mh 段功率的局部極值=(K-I)-β^·ΙΜ(ΚΛ)其中夕=VmpJ，Vmpp為最大功率點的電壓；(4)取所有局部極值中的最大值點，對應的恒流段為全局最大功率點所在段；(5)采用爬山類算法以一步長設定值Ad在該全局最大功率點所在段內搜索全局最大功率點，直至當前工作點的功率P(n+1)小于上一工作點的功率P(n)，則令Ad=-Δ d ；(6)判斷Λ d是否小于'~*預設值Δ Dset，如果為是，則進入步驟(7);如果為否，則令Ad= Ad/2返回步驟(5);(7)判斷當前工作點和上一工作點的電流的變化是否滿足下述關系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于分段模型的光伏陣列MPPT控制器，其與一光伏發電系統連接，以使光伏發電系統工作在最大功率輸出狀態，所述光伏發電系統包括一光伏陣列、一電壓電流測量電路以及一DC/DC轉換電路，其特征在于，所述光伏陣列MPPT控制器包括：一DSP/MCU控制器，其與所述電壓電流測量電路連接，并與所述DC/DC轉換電路連接；一基于分段模型的控制模塊，其運行于所述DSP/MCU控制器上；其中，所述基于分段模型的控制模塊：根據光伏陣列中光伏模塊的串聯個數K確定K個粗掃描工作點，使該K個粗掃描工作點的電壓分別為為光伏模塊的開路電壓；在該K個粗掃描工作點測量與該K個粗掃描工作點對應的K個恒流段M0段、M1段、M2段、M3段......、MK？1段的電流值；估算各恒流段的功率的局部極值：M0段功率的局部極值M1段功率的局部極值M2段功率的局部極值M3段功率的局部極值.....MK？1段功率的局部極值PmppM(K-1)=(K-1)·βVocM·IM(K-1)其中Vmpp為最大功率點的電壓；取所有局部極值中的最大值點，對應的恒流段為全局最大功率點所在段；采用爬山類算法以一步長設定值Δd在該全局最大功率點所在段內搜索全局最大功率點，直至當前工作點的功率P(n+1)小于上一工作點的功率P(n)，令Δd＝？Δd；判斷Δd是否小于一預設值ΔDSET，如果為是，則進行下一步；如果為否，則令Δd＝Δd/2返回上一步；所述基于分段模型的控制模塊還在當前工作點和上一工作點的電流的變化滿足下述關系時重新開始粗掃描：|IPV[n]-IPV[n-1]IPV[n-1]|>ΔISET其中IPV[n]表示當前工作點的電流值，IPV[n？1]表示上一工作點的電流值；ΔISET表示電流變化設定值。FDA00002125815100011.jpg,FDA00002125815100012.jpg,FDA00002125815100013.jpg,FDA00002125815100014.jpg,FDA00002125815100015.jpg,FDA00002125815100016.jpg,FDA00002125815100018.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種基于分段模型的光伏陣列MPPT控制器，其與一光伏發電系統連接，以使光伏發電系統工作在最大功率輸出狀態，所述光伏發電系統包括一光伏陣列、一電壓電流測量電路以及一 DC/DC轉換電路，其特征在于，所述光伏陣列MPPT控制器包括 一DSP/MCU控制器，其與所述電壓電流測量電路連接，并與所述DC/DC轉換電路連接； 一基于分段模型的控制模塊，其運行于所述DSP/MCU控制器上； 其中，所述基于分段模型的控制模塊 根據光伏陣列中光伏模塊的串聯個數K確定K個粗掃描工作點，使該K個粗掃描工作點的電壓分別為Q2if,……、(足一IlCfy為光伏模塊的開路電壓； 在該K個粗掃描工作點測量與該K個粗掃描工作點對應的K個恒流段Mtl段、M1段、M2段、13段.......Mih段的電流值； 估算各恒流段的功率的局部極值 M0段功率的局部極值C =β·^ο 嚴 M1段功率的局部極值《=風^-Im M2段功率的局部極值·產2 M3段功率的局部極值^=3.風f 嚴 Mk.段功率的局部極值 =(K-I). W ·ΙΜ Κ_ } 其中，Vmpp為最大功率點的電壓； 取所有局部極值中的最大值點，對應的恒流段為全局最大功率點所在段； 采用爬山類算法以一步長設定值Ad在該全局最大功率點所在段內搜索全局最大功率點，直至當前工作點的功率P (η+1)小于上一工作點的功率P (η)，令Ad = -Ad; 判斷Ad是否小于一預設值ΛDset，如果為是，則進行下一步；如果為否，則令Ad =Δ d/2返回上一步； 所述基于分段模型的控制模塊還在當前工作點和上一工作點的電流的變化滿足下述關系時重新開始粗掃描IΡ] [ τ\- Ipv[n - l]、 Μ 其中Ipv [η]表示當...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔靜，于龍，
申請(專利權)人：山東魯億通智能電氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：