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专利号: 2015105828624
申请人: 潍坊学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法,其包括以下步骤:

1)对n×m的光伏阵列构建仿真模型,其中,n表示光伏阵列中串联阵列的列数,m表示每个串联阵列中包含的串联光伏组件的个数;

2)对步骤1)得到的光伏阵列的模型及仿真曲线进行分析,得到以下结论:

在非均匀光照条件下,光伏阵列的P-V特性曲线存在局部峰值,可能存在的峰值电压近似等于piVoc,其中,Voc为光伏组件的开路电压,i为串联阵列中均匀光照的组件数,i=

1,2,…,m,p为光伏组件开路电压Voc与最大功率点电压Vmpp间的比例系数;

在以piVoc为中心,以(1-p)Voc为半径的m个电压区间内,光伏阵列的P-V曲线存在唯一的局部峰值功率;

3)基于光伏阵列在非均匀条件下的输出特性,提取最大功率点跟踪的基准电压;

根据光伏阵列非均匀光照的输出特性,将峰值电压piVoc作为最大功率点跟踪的基准电压Vbase_i=piVoc,计算各基准电压处的输出功率Pbase_i;

初始化最大功率点跟踪的最大基准电压和最大基准功率,即Vbase_max=0,Pbase_max=0,i=1;

若Pbase_i>Pbase_max,令Pbase_max=Pbase_i,Vbase_max=Vbase_i;否则,令i=i+1,循环执行;

当i≥m+1时,结束循环指令,得到m个基准电压中的最大功率点电压Vbase_max;

4)在光伏阵列的输出电压区间内,以Vbase_max为中心,以(1-p)Voc为半径,构建有效搜索区间[Vbegin,Vend],实现搜索区间的递减,直至搜索到光伏阵列的全局最大功率点,其中,

2.如权利要求1所述的一种基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法,其特征在于:所述步骤1)中,对n×m的光伏阵列构建仿真模型,其构建过程为:(I)采用牛顿迭代法近似求解光伏组件的电流方程,该电流方程为:

式中,I表示光伏组件的输出电流,V表示光伏组件的输出电压,IPH表示光伏组件的光生电流,I0表示光伏组件内部等效二极管的P-N结反向饱和电流,q表示光伏组件的单位电荷,n表示二极管特性因子,T表示光伏组件的表面温度,k表示波尔兹曼常量,Rs表示串联内阻;

根据光伏组件的电流方程得到光伏组件的输出电流Imodule与输出电压Vmodule的对应关系,并建立函数Imodule=PV_module(Vmodule,T,G);

(II)将串联阵列的输出电流Isub作为自变量,在分段电流区间内构建串联阵列的输出函数Vsub=PV_sub(Isub),其中,光伏组件的输出电流Imodule与串联阵列的输出电流Isub之间的关系为:Isub=Imodule;

(III)将温度T、光照强度G、串联光伏组件的个数m和串联阵列的列数n作为输出量,依据光伏阵列的串、并联关系,以光伏阵列的输出电压Varray作为分析基准,构建数组Iarray(j)、Varray(j)以及Parray(j),并利用plot函数输出光伏阵列的I-V和P-V仿真曲线;其中,串联阵列的输出电压Vsub与光伏阵列的输出电压Varray之间的关系为:Varray=Vsub。

3.如权利要求1所述的一种基于区间递减的光伏阵列最大功率点跟踪方法,其特征在于:所述步骤4)中,实现搜索区间的递减,直至搜索到光伏阵列的全局最大功率点,其具体过程为:在电压区间[Vbegin,Vend]内,以可变步长step_k进行电压扰动,分两轮次进一步缩减搜索区间,k=1,2,令step_2=0.1×step_1,其包括:首先,计算相邻两次扰动电压对应的近似梯度gk,其表达式为:

其次,根据近似梯度gk,在电压区间[Vbegin,Vend]内缩减搜索区间,其具体过程为:在第一轮次搜索区间中,若gk>0,则表示搜索的方向指向最大功率点,令Vbegin=Vbegin+step_k,若Vbegin<Vend,则继续搜索,反之,令Vbegin=Vbegin-step_k,等待进入第二轮搜索;

若gk≤0,则说明本次电压扰动过后,最大功率点电压包含在电压区间

[Vbegin,Vbegin+step_k]内,令Vend=Vbegin+step_k,k=k+1,若k<3,则进入第二轮搜索,反之,得到光伏阵列的最大功率点电压Vmax;

第一轮搜索结束后,第二轮的搜索区间为[Vbegin,Vend],搜索范围缩减为一个步长step_1;按照同样的方法进行第二轮扰动,本轮搜索结束后,电压区间最终缩减为step_2,得到光伏阵列的最大功率点电压Vmax以及最大功率Pmax,其表达式为: