一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法.pdf

1、10申请公布号CN102364866A43申请公布日20120229CN102364866ACN102364866A21申请号201110364779122申请日20111117H02N6/00200601G05F1/6720060171申请人河海大学地址210098江苏省南京市西康路1号72发明人袁晓玲范发靖周素梅张叶李世军74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方54发明名称一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法57摘要本发明公布了一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法，通过采样单元和电流调理电路传送过来光伏电池板电流和电压，在数字信号处理器（DSP）中实现最大功率点跟踪

2、算法，控制PWM输出波形来实现功率调节。首先初始化，A，B，然后采样光伏电池板输出电压、电流，计算光伏阵列当前时刻功率对电压的导数，计算误差，根据误差的大小，自适应的调整权系数及K值的单神经元自适应PID算法，实现光伏阵列的最大功率点跟踪。本发明相对于传统最大功率点跟踪算法，提高了最大功率点跟踪的精度、速度和稳定性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102364886A1/1页21一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法，其特征在于包括如下步骤第一步初始化系统的，A，B，、分别为积分、比例、微分的学习率，B是误差的加权系数，A0；第二

3、步通过电压传感器、霍尔传感器采集光伏电池板电压和电流，将采集到的电压和电流经过电流调理电路，送至DSP中，在DSP中通过PUI计算出功率，并计算当前时刻功率对电压的导数，其中功率对电压的导数可以采用前后两时刻功率偏差除以前后两时刻电压偏差来求解功率对电压的导数；第三步计算误差；式中，神经元的比例系数，A0用来保证K0；第四步计算的值，利用DSP事件管理器产生PWM信号送给开关管。权利要求书CN102364866ACN102364886A1/3页3一种光伏发电系统的最大功率点跟踪方法技术领域0001本发明涉及一种光伏电池的最大功率跟踪方法。本发明涉及光伏电池。本发明涉及光伏并网发电系统。本发明涉

4、及光伏离网发电系统。背景技术0002众所周知，在追求低碳社会的今天，太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。在各国政府的大力支持下，全球的太阳能光伏电池产量的年均增长值为60。据光伏发电市场权威研究机构SOLARBUZZ发布的报告显示，2010年全球光伏发电市场规模将达到15GW，全球将有9个国家光伏发电市场规模超过250MW。我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。近年来，在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏发电市场的有力拉动下

5、，尤其是可再生能源中长期发展规划以及“太阳能屋顶计划”、“金太阳工程”的出台，我国的光伏发电产业获得了迅猛发展。可再生能源中长期发展规划明确到2010年，光伏发电总容量要达到300MW，2020年达到1800MW。为贯彻落实党中央、国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的战略部署，必须提高认识，紧紧抓住光伏发电产业发展的战略机遇期，进一步推动国内光伏发电规模化应用。0003光伏发电系统效率高低是衡量光伏系统的最重要指标之一，由于光伏电池输出特性具有明显的非线性，这种非线性受日照强度、温度、负载等多种外部环境因素及输出阻抗等本身技术指标的影响。故目前光伏电池的光电转换率较低，为了提高光伏发电的效

6、率，需要对光伏发电系统进行最大功率点跟踪（MPPT）。目前，常用的MPPT方法有恒压法、扰动观察法、电导增量法，模糊控制法等等。但是这些常规的光伏电池的最大功率点跟踪方法在应用中存在一些问题，如检测精度低、响应速度慢，适应性差和跟踪效率低等。本专利实现一种新的最大功率点跟踪方法，可以解决现有算法中存在的一些问题。发明内容0004本发明提供一种快速稳定的最大功率点跟踪算法，解决目前常规算法中存在的不足和问题。0005本发明所采用的最大功率点跟踪算法是依据神经网络控制的思想实现快速稳定地跟踪光伏电池的最大功率点。0006本发明的技术方案如下第一步初始化系统的，A，B，、分别为积分、比例、微分的学习

7、率，B是误差的加权系数，A0；第二步通过电压传感器、霍尔传感器采集光伏电池板电压和电流，将采集到的电压和电流经过电流调理电路，送至DSP中，在DSP中通过PUI计算出功率，并计算当前时刻功率对电压的导数，其中功率对电压的导数可以采用前后两时刻功率偏差除以前后两时刻电说明书CN102364866ACN102364886A2/3页4压偏差来求解功率对电压的导数；第三步计算误差；式中，神经元的比例系数，A0用来保证K0，B是误差的加权系数；第四步计算的值，利用DSP事件管理器产生PWM信号送给开关管。0007本发明具有以下有益效果本发明基于神经网络控制的思想，采用了有监督的HEBB学习规则自适应地调

8、整权系数，通过误差大小在线自适应调整K值，控制光伏阵列输出功率稳定在最大功率点。本发明能快速适应光伏阵列工作环境变化，提高最大功率点跟踪的速度和稳定精度，降低系统振荡，满足系统最大功率跟踪的要求。附图说明0008图1单神经元自适应PID结构图。0009图2最大功率点跟踪算法流程图。具体实施方式0010下面结合附图对本发明技术内容作说明如图1所示，光伏发电系统中,光伏电池的输出功率、电压和电流的关系为PUI,正常工作情况下，光伏电池的功率电压曲线为单凸峰形，存在唯一一个最大功率点。当光伏系统工作在最大功率点处时，斜率0；在最大功率点左边时0，在最大功率点右边时0。K值的选择非常重要，K越大，则快

9、速性越好，但超调量大，K值过大时，甚至可能使系统不稳定。K值选择过小，系统的快速性较差。因此，采用根据系统误差的大小在线调整K值。0012（4）式4中A0用来保证K0，B是误差的加权系数，保证K值不会过大也不会过小。当误差较大时，K值也相应的增大，增加系统的响应速度；当误差减到比较小时，K值也同时减小，降低系统的超调量。0013本发明一种光伏电池的最大功率跟踪方法具体实施如下第一步按照图2所示的结构图及式（1）式（4），编写DSP程序，并在DSP程序中初始化系统的，A，B。0014第二步通过电压传感器、霍尔传感器采集光伏电池板电压和电流，将采集到的电压和电流经过电流调理电路，送至DSP中，在D

10、SP中通过PUI计算出功率，并计算当前时刻功率对电压的导数，其中功率对电压的导数可以采用前后两时刻功率偏差除以前后两时刻电压偏差来近似求解功率对电压的导数。0015第三步计算，及K。0016第四步计算的值，利用DSP事件管理器产生PWM信号送给开关管。0017本发明最大功率点跟踪算法，通过采样单元和电流调理电路传送过来光伏电池板电流和电压，在数字信号处理器（DSP）中实现最大功率点跟踪算法，控制PWM输出波形来实现功率调节。首先初始化，A，B，然后采样光伏电池板输出电压、电流，计算光伏阵列当前时刻功率对电压的导数，计算误差，根据误差的大小，自适应的调整权系数及K值的单神经元自适应PID算法，实现光伏阵列的最大功率点跟踪。说明书CN102364866ACN102364886A1/2页6图1说明书附图CN102364866ACN102364886A2/2页7图2说明书附图CN102364866A