一種基于跳躍策略的多峰值光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于跳躍策略的多峰值光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤算法，屬于光伏 陣列應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對(duì)日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)問題，太陽能作為可再生能源發(fā)揮著越來越重要的作 用。光伏發(fā)電作為當(dāng)前利用太陽能的主要方式之一，其開發(fā)和利用得到不斷的發(fā)展。為了 提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)使光伏組件動(dòng)態(tài)地工作在最大功率點(diǎn)附近，并匹配 合適的MPPT算法（如電導(dǎo)增量法）找到最大功率點(diǎn)。理想狀態(tài)下，可認(rèn)為光伏組件內(nèi)部的 每個(gè)光伏電池都工作在相同的環(huán)境，其輸出是完全相等的，因此光伏組件在日照強(qiáng)度以及 工作溫度恒定的情況下，其P-U特性曲線存在唯一的最大功率點(diǎn)。
[0003] 然而在局部陰影條件下，失配的電池不但對(duì)組件輸出沒有貢獻(xiàn)，而且會(huì)消耗其余 電池產(chǎn)生的能量，導(dǎo)致局部過熱，產(chǎn)生熱斑效應(yīng)。當(dāng)若干個(gè)光伏組件串聯(lián)成光伏陣列時(shí)，為 了避免產(chǎn)生"熱斑"，需要在光伏組件兩端并聯(lián)旁路二極管，當(dāng)某組件被遮擋時(shí)，該旁路二極 管導(dǎo)通，使組件的輸出特性發(fā)生較大變化，顯示出多峰值特性。局部陰影下P-U曲線的多峰 值特性使系統(tǒng)對(duì)最大功率點(diǎn)的跟蹤造成了一定的干擾，常規(guī)的MPPT算法會(huì)使系統(tǒng)陷于局 部峰值而無法跟蹤到真正的最大功率點(diǎn)，降低了光伏組件對(duì)光能的利用率，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸 出功率大幅度降低，造成資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于跳躍策略的多峰值光伏 陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，解決目前局部陰影下常規(guī)的MPPT算法會(huì)使系統(tǒng)陷于局部峰值 而無法跟蹤到全局最大功率點(diǎn)的問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] 一種基于跳躍策略的多峰值光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤算法，其特征是，包括如下 步驟：
[0007] 1)對(duì)光伏陣列是否出現(xiàn)部分遮擋進(jìn)行采樣判定：若沒有出現(xiàn)，功率跟蹤模塊采用 電導(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤；
[0008] 2)若光伏陣列出現(xiàn)部分遮擋時(shí)，進(jìn)行采樣判定，構(gòu)建負(fù)載線函數(shù)；
[0009] 21)光伏陣列單元的開路電壓Vik、短路電流Ise的確定：包括標(biāo)況條件下與任意條 件下值的確定：
[0010] 在標(biāo)況條件下，通過查閱光伏電池組件性能參數(shù)表可以獲得光伏陣列單元的開路 電壓短路電流I se的值；
[0011] 在任意條件下，首先需要獲取標(biāo)況條件下光伏陣列單元的開路電壓Vik、短路電流 Isc的值，所述標(biāo)況條件為光照強(qiáng)度Sraf= 1000W/m2,溫度Iref= 25°C;然后根據(jù)任意條件下 V。。、Ise與標(biāo)況條件下的函數(shù)關(guān)系：
，其中，A =0· 0025/°C，B = 0· 0028/°C，C = 0· 5(W/m2) \ Isc ref為標(biāo)準(zhǔn)工況下的短路電流，Voc ref為 標(biāo)準(zhǔn)工況下的開路電壓；得到任意條件下的Vik、短路電流Isc;
[0012] 22)負(fù)載線函數(shù)個(gè)數(shù)的確定：
[0013] I)通過光照強(qiáng)度與溫度傳感器檢測(cè)光伏陣列單元受遮擋的數(shù)目N1;
[0014] II)根據(jù)串聯(lián)電池組件的波峰數(shù)目與受遮擋的數(shù)目關(guān)系：隊(duì)=\+1，確定出此時(shí)的 波峰數(shù)目N2;
[0015] III)根據(jù)負(fù)載線函數(shù)個(gè)數(shù)與波峰數(shù)目的關(guān)系式：N3= N2_1，確定出負(fù)載線函數(shù)的 個(gè)數(shù)；
[0016] 23)負(fù)載線函數(shù)的確定：將開路電壓Vik、短路電流Isc以及負(fù)載線函數(shù)個(gè)數(shù)代入負(fù) 載線函數(shù)V N= IXVm/L+W-I) XVik，其中：1表示遮擋前最大功率點(diǎn)處的電壓值對(duì)應(yīng)的遮 擋之后的電流值，N表示跳躍次數(shù)，且N = 1，2, ...，N3;
[0017] 3)構(gòu)建功率跟蹤模塊：
[0018] 31)檢測(cè)電路運(yùn)行的狀態(tài)，判斷是否出現(xiàn)電流跌落狀況：電流是否跌落通過：
來判定，ε i、ε 2為設(shè)定閾值；
[0019] 如果未出現(xiàn)跌落保持當(dāng)前的狀態(tài)輸出，如果出現(xiàn)跌落，進(jìn)入步驟下一步；
[0020] 32)保持當(dāng)前電壓值1不變，待電路穩(wěn)定后得到此時(shí)電流值11;經(jīng)過步驟23)中的 負(fù)載線函數(shù)處理，可分別跳躍至各局部最大功率點(diǎn)區(qū)域，經(jīng)過電導(dǎo)增量法跟蹤后得到各局 部最大功率點(diǎn)值；
[0021] 33)搜索電壓值V1E域所在的最大功率點(diǎn)，將其值與步驟32)中各局部最大功率 點(diǎn)進(jìn)行比較，功率值最大的即為全局最大功率點(diǎn)。
[0022] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：解決了傳統(tǒng)跟蹤方法容易陷入局部最優(yōu)的問題，使系 統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地跟蹤到全局最大功率點(diǎn)，為多峰值的最大功率點(diǎn)追蹤提供了一個(gè)新的思路， 實(shí)施途徑簡(jiǎn)明且安全可靠。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的程序流程圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明的控制框圖；
[0025] 圖3 (a)、（b)分別是雙峰值情況下負(fù)載線函數(shù)I-U曲線和P-U曲線追蹤過程示意 圖；
[0026] 圖4 (a)、（b)分別是三峰值情況下負(fù)載線函數(shù)I-U曲線和P-U曲線追蹤過程示意 圖；
[0027] 圖5(a)、（b)分別是標(biāo)況下無陰影和有陰影時(shí)兩個(gè)串聯(lián)的光伏陣列的I-U輸出特 性曲線和P-U輸出特性曲線；
[0028] 圖6是本發(fā)明的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030] 為了更好的說明本發(fā)明方案，下面通過在Matlab/Simulink建立系統(tǒng)的仿真模型 并結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】：
[0031] 流程圖如圖1所示。
[0032] 圖3為雙峰值負(fù)載線函數(shù)處理過程示意圖。初始時(shí)刻，光伏電池上未出現(xiàn)遮擋，光 伏陣列的最大功率點(diǎn)位于點(diǎn)A，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值為V a，功率值為Pa;當(dāng)一塊光伏電池單元 出現(xiàn)遮擋時(shí)，首先保持點(diǎn)A處的電壓值Va不變，此時(shí)跌落至B點(diǎn)，其輸出的電流值為1 8;建 立負(fù)載線函數(shù)：Ve= I BXVl3JIse,B點(diǎn)經(jīng)過負(fù)載線函數(shù)處理以后便可跳躍到C點(diǎn)，該點(diǎn)處的電 壓值V e;然后對(duì)C點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行電導(dǎo)增量法跟蹤，最終可得到最大功率點(diǎn)D，其輸出的電流值 為ID，功率值為P d;最后對(duì)B點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行最大功率跟蹤，可得到該區(qū)域最大功率點(diǎn)E，功率值 為PE;比較兩個(gè)局部的最大功率點(diǎn)PjP Pe的大小，較大的Pe即為全局最大功率點(diǎn)，從而完 成全局最大