一種適用于單級式并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種適用于單級式并網(wǎng)光伏逆變系 統(tǒng)的最大功率跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)因其無污染等優(yōu)勢受到研究人員的廣泛關(guān)注。因光伏陣列輸出 功率隨天氣變化而大范圍變化，因而需要利用最大功率跟蹤技術(shù)使光伏陣列利用率維持在 較高水平。
[0003] 雙級式系統(tǒng)由DC-DC電路和DC-AC電路串聯(lián)而成，通常由DC-DC變換環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)最 大功率跟蹤，DC-AC環(huán)節(jié)根據(jù)光伏陣列電壓外環(huán)生成并網(wǎng)電流指令，維持光伏陣列電壓恒 定。與雙級式系統(tǒng)不同，單級式系統(tǒng)可以取消電容電壓控制環(huán)，直接由最大功率跟蹤方法生 成最終并網(wǎng)電流指令，這樣避免了光伏陣列電壓環(huán)的加入，控制器設(shè)計(jì)更加簡單。
[0004] 在單級式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，常用的最大功率跟蹤方法有擾動(dòng)觀察法及導(dǎo)納增量法 等。這類算法根據(jù)功率與電壓的變化方向來判斷當(dāng)前工作點(diǎn)位于最大功率點(diǎn)左側(cè)或右側(cè)， 實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。通常需要同時(shí)采樣光伏陣列電壓和光伏陣列輸出電流，且同時(shí)需考慮 MPPT算法對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，增加防失穩(wěn)算法。
[0005] 此外，傳統(tǒng)最大功率跟蹤方法通常不能區(qū)分局部最大功率點(diǎn)和全局最大功率點(diǎn)， 因而需使用額外算法，例如基于粒子群算法的分布MPPT算法以適應(yīng)多極值點(diǎn)工況，這一算 法很大程度上增加了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種適用于單級式并網(wǎng)光伏 系統(tǒng)的單電壓采樣的最大功率跟蹤方法，減少了最大功率跟蹤需要的采樣量，算法天然具 備追蹤全局最大功率點(diǎn)的能力，同時(shí)避免了光伏陣列電壓崩潰的可能。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種單電壓采樣的最大功率跟蹤方法，包括周期 性地執(zhí)行如下步驟：（1)采樣光伏陣列的輸出電壓，判斷光伏陣列輸出電壓是否降低到設(shè) 置的臨界值以下，是則跳過步驟（2) (3) (4)執(zhí)行步驟（5)，否則執(zhí)行步驟（2) ; (2)根據(jù)連 續(xù)兩次光伏陣列采樣值來判斷光伏陣列電壓是否增加，若是則執(zhí)行步驟（3)，否則跳過步驟 ⑶執(zhí)行步驟⑷；（3)記錄當(dāng)前光伏陣列電壓和并網(wǎng)電流指令；(4)增加并網(wǎng)電流指令，但 最大值小于步驟（5)記錄的并網(wǎng)電流指令；（5)記錄當(dāng)前時(shí)刻并網(wǎng)電流指令，并減小并網(wǎng)電 流指令；(6)并網(wǎng)電流指令經(jīng)電流環(huán)后得到PWM控制信號，控制逆變電路開關(guān)管的開關(guān)動(dòng) 作，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。
[0008] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中，設(shè)置的臨界光伏陣列電壓為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于單級式并網(wǎng)逆變器的最大功率跟蹤方法，其特征在于，周期性執(zhí)行以下 步驟： (1) 獲取光伏陣列電壓采樣值，判斷光伏陣列輸出電壓是否降低到設(shè)置的臨界值U。以 下，若是，則轉(zhuǎn)入步驟（5)，若否，則進(jìn)入步驟（2); (2) 根據(jù)連續(xù)兩次光伏陣列采樣值來判斷光伏陣列電壓是否增加，若是，則進(jìn)入步驟 (3)，若否，則轉(zhuǎn)入步驟（4); (3) 記錄當(dāng)前時(shí)刻的光伏陣列電壓和并網(wǎng)電流指令； (4) 增加所述并網(wǎng)電流指令，并轉(zhuǎn)入步驟（6); 其中，電流增量為額定功率的〇. 05%?0. 2%，且增加后電流指令需小于上一次步驟 (5)中記錄的電流指令； (5) 記錄當(dāng)前時(shí)刻的并網(wǎng)電流指令，并減小所述并網(wǎng)電流指令； 其中所述并網(wǎng)電流指令的減小步長不小于A ID; (6) 并網(wǎng)電流指令經(jīng)電流環(huán)后得到輸出PWM控制信號，控制逆變電路開關(guān)管的開關(guān)動(dòng) 作，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。
2. 如權(quán)利要求1所述的最大功率跟蹤方法，設(shè)置的臨界值U。為逆變器逆變最低門檻電 壓，
其中，八為濾波電路上最大壓降；對單相全橋系統(tǒng)，UgHd為電網(wǎng)電壓有效值， ;對三相系統(tǒng)，UgHd為相電壓有效值，若采用SPWM調(diào)制，《 = 2^，若采用SVPWM調(diào) 制^ ; k。為可靠系數(shù)，為大于1的常數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的最大功率跟蹤方法，其特征在于，所述步驟（5)中，根據(jù)最后一 次光伏陣列電壓增加時(shí)的光伏陣列電壓、并網(wǎng)電流及當(dāng)前采樣到的光伏陣列電壓計(jì)算最小 電流減小量A ID，其計(jì)算公式為：
其中，UX、IX為步驟（3)中記錄的值，即Ux最后一次使光伏陣列電壓增加對應(yīng)的光伏陣 列電壓，Ix為對應(yīng)時(shí)刻的并網(wǎng)電流指令，Un為當(dāng)前采樣到的光伏陣列電壓，k為可靠系數(shù)，是 大于1的常數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于單級式并網(wǎng)光伏逆變器的最大功率跟蹤方法。所述最大功率跟蹤方法特征在于周期性執(zhí)行如下步驟：(1)采樣光伏陣列輸出電壓，判斷光伏陣列輸出電壓是否降低到設(shè)置的臨界值以下，是則跳過步驟(2)、(3)、(4)執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(2)；(2)判斷光伏陣列電壓是否增加，若是則執(zhí)行步驟(3)，否則跳過步驟(3)執(zhí)行步驟(4)；(3)記錄當(dāng)前光伏陣列電壓和并網(wǎng)電流指令；(4)增加并網(wǎng)電流指令并限幅，限幅值為步驟(5)中的記錄值；(5)記錄當(dāng)前并網(wǎng)電流指令，并減小并網(wǎng)電流指令；(6)并網(wǎng)電流指令經(jīng)電流環(huán)后得到PWM控制信號，控制開關(guān)管動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤；本方法減少了采樣量，且在多極值點(diǎn)的工況下可跟蹤到全局最大功率點(diǎn)。
【IPC分類】G05F1-67
【公開號】CN104615189
【申請?zhí)枴緾N201510047916
【發(fā)明人】劉邦銀, 鄒常躍, 段善旭, 李銳
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月30日