一種正弦擾動的光伏mppt非線性控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電裝置，特別涉及一種光伏發(fā)電裝置控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，最大功率跟蹤（MPPT)的算法很多，常規(guī)的有擾動觀察法，電導(dǎo)增量法，固定 電壓法等。其中，擾動觀測法概念清晰，原理簡單，被測參數(shù)少，但擾動電壓的補(bǔ)償對跟蹤精 度和速度有較大影響，且在最大功率點附近存在功率振蕩現(xiàn)象，日照突變時則有可能失去 對最大功率的跟蹤能力；電導(dǎo)增量法對MPPT的控制穩(wěn)定性高，但對系統(tǒng)的硬件要求較高， 此外，電壓的初始化對系統(tǒng)啟動過程中的跟蹤性能有較大的影響，若設(shè)置不當(dāng)則可能產(chǎn)生 較大的功率損失；固定電壓法實際上是一種開環(huán)的MPPT算法，其控制簡單快速，但忽略了 溫度對光伏電池輸出電壓的影響，因此，隨著溫差的加大，其跟蹤的誤差也就越大。針對固 定補(bǔ)償?shù)臄_動觀察法缺點，出現(xiàn)了多種變步長或自適應(yīng)算法。為減小光伏電池的輸出的波 動，一般在控制器前加前置電容，一般MPPT控制中沒有考慮前置電容對MPPT的影響。隨著 智能控制理論的發(fā)展，遺傳算法、模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已被運(yùn)用到MPPT中。其中典型的 是模糊邏輯控制法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。MPPT控制中引入模糊控制，使系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)外部環(huán) 境變化，并減小了最大功率點附近的功率振蕩。但是定義模糊集、確定隸屬函數(shù)的形狀以及 規(guī)則表的制定都需要設(shè)計人員更多的直覺和經(jīng)驗。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以滿足控制環(huán)節(jié)實施估算出 光伏電池的最大功率點的系統(tǒng)要求，但需要對大量的數(shù)據(jù)樣本學(xué)習(xí)記憶。
[0003] 常規(guī)的MPPT算法不斷搜索最大功率點，屬于優(yōu)化的范疇，存在優(yōu)化搜索速度和控 制響應(yīng)速度之間的矛盾。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的光伏發(fā)電裝置一般包括主電路和控制電路，如圖2所示，主電路包 括順序連接在光伏電池板與電網(wǎng)之間的前置電容Cin、DC/DC電路、高頻變壓器、整流電路、 輸出濾波電感Lf和電容Cf，控制電路包括連接在數(shù)字信號處理器上用以采集主電路各電 流、電壓信號的信號采集電路以及轉(zhuǎn)換電路。DC/DC電路包括四個開關(guān)管Q1-Q4,開關(guān)管Q1 與開關(guān)管Q3、開關(guān)管Q2與開關(guān)管Q4均互補(bǔ)動作，即開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，開關(guān)管Q3關(guān)閉；且 開關(guān)管Q1與開關(guān)管Q2之間存在一定的移相角s。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種正弦擾動的光伏MPPT非線性控制方法，保證光伏電池 的最大功率輸出。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種正弦擾動的光伏MPPT非線性控制方法，包括以 下步驟：
[0007] 1)采集主電路中光伏電池的輸出電流iin、輸出電壓uin、DC/DC電路的輸入電流ip 主電路的輸出電壓u。，并將其送入數(shù)字信號處理器；
[0008] 2)數(shù)字信號處理器利用公式1計算出DC/DC電路的輸入電流^的設(shè)定值iset，
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種正弦擾動的光伏MPPT非線性控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 采集主電路中光伏電池的輸出電流iin、輸出電壓uin、DC/DC電路的輸入電流h、主 電路的輸出電壓u。，并將其送入數(shù)字信號處理器； 2) 數(shù)字信號處理器利用公式1計算出DC/DC電路的輸入電流^的設(shè)定值iset，
其中，p=uiniin，k_為
的最大值，KMp為MPPT控制環(huán)比例系數(shù)，KMi為MPPT控制環(huán) 積分系數(shù)； 3) 數(shù)字信號處理器利用公式2計算出DC/DC電路中開關(guān)管之間的移相角s，
其中，N為高頻變壓器的輸入輸出匝數(shù)比，Lf為輸出濾波電感，Cf為輸出濾波電容，K5為 電流環(huán)比例系數(shù)，I為電流環(huán)積分系數(shù)； 4) 數(shù)字信號處理器根據(jù)得到的移相角s發(fā)出控制信號控制DC/DC電路中的開關(guān)管工 作，從而實現(xiàn)主電路最大功率輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦擾動的光伏MPPT非線性控制方法，其特征在于，對 步驟2)中的設(shè)定值isrt引入正弦擾動，使得擾動后設(shè)定值isrt'滿足公式3，
其中，isl為擾動電流幅值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正弦擾動的光伏MPPT非線性控制方法，其特征在于，步 驟2)中計算_
時，利用公式4，
【專利摘要】本發(fā)明公開了太陽能發(fā)電領(lǐng)域內(nèi)的一種正弦擾動的光伏MPPT非線性控制方法，其基于增量電導(dǎo)法研究了前置電容動態(tài)過程在MPPT中的作用，利用反步法設(shè)計了MPPT非線性控制器，針對增量電導(dǎo)法對參數(shù)精度要求高的特點，提出設(shè)定電流正弦擾動和利用DFT提取擾動值的方法，提高了計算增量電導(dǎo)的精度和速度，通過非線性控制器的設(shè)計，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性，實現(xiàn)了MPPT和電流一體化控制，避免了常規(guī)控制中繁瑣的邏輯控制，可用于太陽能發(fā)電中。
【IPC分類】G05F1-67
【公開號】CN104571257
【申請?zhí)枴緾N201510029021
【發(fā)明人】史旺旺, 張小倩
【申請人】揚(yáng)州大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月20日