【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電子技術中控制。具體涉及一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法。
技術介紹
1、光伏發電系統中，光伏電池將太陽能轉換為清潔、無污染的電能。隨著光照、溫度條件的變化，光伏電池的輸出呈現非線性和波動性的特征。在實際應用場合中，通常由多個光伏模塊串聯組成更高電壓等級的光伏陣列。在部分遮陰的工況下，光伏陣列的輸出具有多個局部功率峰值。因此，研究多峰值下的光伏最大功率跟蹤(mppt)方法，是實現光伏電能高效轉換的關鍵問題。
2、經典的mppt算法包括擾動觀察法、增量電導法等，只能收斂至局部峰值點，因此不適用于部分遮陰工況。一些基于元啟發優化算法的全局mppt算法通過在整個搜索空間分布搜索粒子來搜索功率最優值[1]。此類算法具有無需預知光伏參數信息的優勢，但是其響應速度和收斂性能取決于參數調節，需要通過試錯法。并且，在每次迭代過程中對每個粒子進行評估，使得光伏最大功率點的跟蹤時間較長。掃描類最大功率跟蹤算法能夠快速地收斂至功率峰值點，但快速充放電會導致元器件損壞和老化的問題[2]。另一方面，掃描過程中需要對輸出功率持續進行高頻采樣。一些算法通過改進經典mppt算法，縮小工作點搜索范圍，從而提高功率跟蹤的收斂速度[3],[4]。此外，結合將人工智能、數學模型的復合mppt方法能夠呈現更好的綜合性能[5],[6]。然而，目前已有的mppt算法在搜索速度、收斂性能、傳感器需求以及控制器運算量等方面仍存在不足。
3、參考專利：
4、[1]夏祥子,張春,周圓.局部遮陰情況下光伏陣列輸出功率最
5、[2]葉建盈,萬威,舒一展,等.一種光伏發電系統最大功率跟蹤裝置及方法[p].福建省:cn202311808939.6,2024-03-15.
6、[3]熊遠生,劉春元,張歡樂,等.一種光伏組件串多峰最大功率點跟蹤方法[p].浙江省:cn202311648410.2,2024-02-06.
7、[4]云平.一種全局最大功率點跟蹤方法、功率優化器和光伏逆變器[p].安徽省:cn202111386502.9,2024-04-12.
8、[5]尹浩然,宋渤,黃波.一種提高最大功率點跟蹤效率的光伏發電系統及方法[p].陜西省:cn202410884672.7,2024-09-20.
9、[6]肖義平,沈宗濤,舒軍,等.一種光伏陣列多峰最大功率點跟蹤控制方法及系統[p].湖北省:cn202311450529.9,2024-05-10.
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的上述不足之處，本專利技術提供一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，能夠實現快速的功率跟蹤，縮小搜索過程中的電壓軌跡和范圍，適用于環境頻繁變化的復雜工況，提升光伏系統的整體性能。
2、為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：
3、一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，包括如下步驟：
4、s1、判斷光伏輸出功率的變化是否超出功率閾值，如果否，則繼續應用擾動觀察法保持穩態運行，如果是，啟動全局最大功率點跟蹤，轉s2；
5、s2、根據起始光伏電壓和電壓閾值判斷起始搜索方向。如果起始光伏電壓小于閾值，則先向電壓減小方向進行下降搜索，然后返回起始點進行上升搜索；如果起始光伏電壓大于閾值，則先向電壓增大方向進行上升搜索，然后返回起始點進行下降搜索；
6、s3、上升和下降搜索均完成后，在所記錄的全局最大功率點保持穩態運行；
7、s2中，上升或下降搜索過程中，如果檢測到光伏電壓小于電壓邊界閾值，或光伏電流小于電流邊界閾值，則完成當前方向的搜索。電壓邊界閾值vmin和電流邊界閾值imin由下式確定：
8、
9、其中，pgmpp是搜索過程中記錄的功率最大值，igmpp,stc,array是光伏陣列在標準光照條件下的最大功率點電流，voc,stc,array是光伏陣列在標準光照條件下的開路電壓。
10、s2中，下降搜索算法循環執行局部最大功率點跟蹤和短路電流估計算法，上升搜索算法循環執行區域分割點電壓估計和局部最大功率點電流估計算法。
11、所述局部最大功率點跟蹤的算法流程，包括以下步驟：
12、根據實時采樣數據計算光伏輸出雙曲線模型參數，當采樣窗口中的電壓電流數據分別為(v1，i1)，(v2，i2)和(v3，i3)時，計算采樣數據對應的光伏輸出電阻r1，r2，r3，由下式確定：
13、
14、根據光伏采樣數據計算模型參數k1，k2，k3，由下式確定：
15、
16、從而建立光伏輸出雙曲線模型，將光伏輸出等效電阻和電壓的關系描述為下式：
17、
18、接著，估計局部最大功率點電壓vlmpp,est，由下式確定：
19、
20、則局部最大功率跟蹤算法的參考電壓vref_lmppt由下式確定：
21、vref_lmppt＝(1-α)vpo+αvlmpp,est
22、其中vpo為采用經典擾動觀察法得出擾動后的光伏電壓參考值，α為動態結合擾動觀察和模型估計的權值系數。
23、權值系數α根據光伏輸出功率的變化調節，由下式確定：
24、
25、其中tpo是擾動觀察算法中的擾動周期，tα是權值系數的調節周期，αprev是上一個調節周期的權值系數，p是光伏輸出功率，pprev是上一個調節周期的輸出功率歷史值。
26、所述短路電流估計的算法中，參考電流iref_sc由下式確定：
27、
28、其中，iref為電流參考值，impp為當前區域局部最大功率點電流，isc,stc為標準光照條件下的光伏模塊短路電流，impp,stc為標準光照條件下的光伏最大功率點電流。
29、所述區域分割點電壓估計的算法中，參考電壓vref_sdp由下式確定：
30、
31、所述局部最大功率點電流估計的算法中，參考電流iref_mpp由下式確定：
32、
33、其中，isc為當前搜索區域對應的光伏模塊短路電流。
34、本申請公開的基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法相比于現有技術，具備以下有益效果：
35、1、本專利技術通過縮小光伏最大功率跟蹤過程中的搜索空間和電壓軌跡，能夠實現在局部遮陰工況下的全局最大功率點的快速跟蹤，降低光伏發電的能量損失；
36、2、本專利技術能夠實現光伏系統在全局最大功率點處穩定運行，降低穩態功率震蕩，實現光伏發電的高效轉換，提高光伏系統能量輸出的穩定性；
37、3、本專利技術通過提高光伏最大功率跟蹤速度，抑制光伏功率穩態波形，能夠降低光伏系統對電網的能量擾動，使電力系統在工況變化是能夠本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：S2中，上升或下降搜索過程中，如果檢測到光伏電壓小于電壓邊界閾值，或光伏電流小于電流邊界閾值，則完成當前方向的搜索。電壓邊界閾值Vmin和電流邊界閾值Imin由下式確定：
3.根據權利要求1所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：S2中，下降搜索算法循環執行局部最大功率點跟蹤和短路電流估計算法，上升搜索算法循環執行區域分割點電壓估計和局部最大功率點電流估計算法。
4.根據權利要求3所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：所述局部最大功率點跟蹤的算法流程，包括以下步驟：
5.根據權利要求3所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：所述短路電流估計的算法中，參考電流Iref_sc由下式確定：
6.根據權利要求3所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：所述區域分割點電壓估計的算
7.根據權利要求3所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：所述局部最大功率點電流估計的算法中，參考電流Iref_MPP由下式確定：
8.根據權利要求4所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：權值系數α根據光伏輸出功率的變化調節，由下式確定：
...【技術特征摘要】
1.一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：s2中，上升或下降搜索過程中，如果檢測到光伏電壓小于電壓邊界閾值，或光伏電流小于電流邊界閾值，則完成當前方向的搜索。電壓邊界閾值vmin和電流邊界閾值imin由下式確定：
3.根據權利要求1所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：s2中，下降搜索算法循環執行局部最大功率點跟蹤和短路電流估計算法，上升搜索算法循環執行區域分割點電壓估計和局部最大功率點電流估計算法。
4.根據權利要求3所述的一種基于雙曲線模型的光伏全局最大功率跟蹤方法，其特征在于：所述局部...
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