一种光伏离网发电的MPPT控制方法与流程

文档序号:11773490阅读:913来源:国知局
一种光伏离网发电的MPPT控制方法与流程

本发明属于涉及光伏离网发电研究领域,特别涉及一种光伏离网发电的mppt控制方法。



背景技术:

光伏离网发电是太阳能的主要利用形式,独立光伏离网发电系统可以有效解决无电少电的偏远区域和一些特殊场合的电力供应难题。光伏电池的输出具有很强的非线性,在不同的光照、温度、外界负载、工作电压下其输出功率差异很大,需要采取一定的措施跟踪光伏电池的最大功率点。

最大功率跟踪(maximumpowerpointtracking,mppt)的控制算法有多种,最常用的有扰动观察法、电导增量法和模糊控制法。其中扰动观察法无法将跟踪步长和跟踪精度兼顾起来,同时系统对外界环境变化的响应能力较差,在最大功率点有振动并导致功率的损失。传统的模糊控制无法根据外部环境的变化而进行修正,不能自动调整系统参数使系统稳定在最大功率点上。

在实际光伏离网发电过程中,存在光伏电池局部被遮挡的现象,这就导致光伏多峰现象的产生,使得功率跟踪停留在局部最大功率点,并不是真正的最大功率点,无法获得全局最优,减小光伏电池的输出功率。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种光伏离网发电的mppt控制方法,能够解决传统mppt控制算法对外界环境变化的响应能力差和多峰状态下无法获得全局最大功率输出的技术缺陷。

本发明的目的通过以下的技术方案实现:一种光伏离网发电的mppt控制方法,包括以下步骤:

s1、采样光伏端开路电压uopen,设置初始跟踪电压比例系数k;根据设置初始跟踪电压比例系数k和采样光伏开路电压uopen,得到初始跟踪电压um:

um=kuopen;

s2、恒压法检测光伏跟踪电压u'm,直至跟踪到um;

s3、计算上一个周期光伏输出功率pn-1和当前周期光伏输出功率pn;

s4、计算误差e(n)和误差变化δe(n),其中δe(n)=e(n)-e(n-1);

s5、建立自适应模糊规则,进行最大功率点跟踪;

s6、定周期ts对全局进行功率扫描,扫描周期ts的取值范围为(0.4s,1.2s);找到多峰现象下最大功率点,定步长δu沿着电压减小的方向进行扫描,存储最大功率pmax和最大功率点电压up;

s7、采用自适应模糊控制追踪到真实的最大功率点up。

优选的,初始跟踪电压比例系数k的取值范围为(0.6,0.8)。

优选的,步骤s3具体为:

s3-1、采样上一个周期tn-1和当前周期tn光伏端电压un-1、un和电流in-1、in;

s3-2、根据采样到上一个周期tn-1和当前周期tn光伏端电压un-1、un和电流in-1、in,计算上一个周期光伏输出功率pn-1和当前周期光伏输出功率pn,其中pn-1=un-1in-1,pn=unin。

优选的,步骤s5具体包括:

s5-1、根据误差e(n)和误差变化δe(n)对光伏离网发电状态进行检测,将希望响应和实际输出响应相比较得到输出响应的校正量,通过判定表查询得到实际输出响应校正量p;模糊性能判定表中给出的是希望响应的集合,实际输出响应根据误差e(n)和误差变化δe(n)得出;

误差e(n)和误差变化δe(n),在模糊集上的基本论域为:

e,δe=(-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5)

s5-2、将实际输出响应校正量p,根据控制系统输出对输入的jacobian矩阵j得到控制输入的校正量ω,其中δu(nt)=j-1δm(nt),δu(nt)为输入修正量,δm(nt)为输出修正量;

s5-3、计算在d次采样中的误差e(nt-dt)、误差变化δe(nt-dt)、输入控制量u(nt-dt),建立模糊控制规则:

如果e(nt-dt)为e(nt-dt)且δe(nt-dt)为δe(nt-dt)

则u(nt-dt)为v(nt-dt)

e(nt-dt),δe(nt-dt)和u(nt-dt)是指d次采样过程中偏离最大功率点表示形式,计算方式同s4所示;e(nt-dt)δe(nt-dt)v(nt-dt)均为模糊集定义语言值;

s5-4、根据所建立的模糊规则确定pi参数kp和ki,调节同步buck电路占空比,实现最大功率点跟踪。

优选的,步骤s6具体包括:

s6-1、设置扫描步长δu,其中

s6-2、设置初始扫描参考电压其中

s6-3、采样uref电流ir,计算瞬时功率pr(t),和前一次功率pr(t-1)比较,存储功率较大值和此时刻uref值,在uref=0时最大值赋值给pmax,此时刻电压值赋值给up。

本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:

传统mppt控制算法对外界环境变化的响应能力差,多峰状态下无法获得全局最大功率输出的技术缺陷,本发明提出了一种光伏离网发电的mppt控制方法,建立自适应模糊规则,进行最大功率点跟踪;定周期ts对全局进行功率扫描,找到多峰现象下最大功率点,定步长δu沿着电压减小的方向进行扫描,存储最大功率pmax和最大功率点电压up;采用自适应模糊控制追踪到真实的最大功率点up。本发明可用于光伏多峰现象下离网发电最大功率点的跟踪。

附图说明

图1是实施例光伏离网发电系统框图;

图2是实施例光伏离网发电的mppt控制方法流程图;

图3是实施例光伏离网发电的mppt控制方法的自适应模糊控制框图;

图4是实施例光伏离网发电系统光伏电池板多峰现象示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

本实施例中,光伏离网发电系统利用自适应模糊控制的全局功率扫描控制方法,实现mppt最大功率点跟踪。图1为光伏离网发电系统框图,光伏电池阵列通过基于mppt控制方法的同步buck降压电路降压为蓄电池充电,也可以通过负载电路的处理为负载供电。

图2是本实施例光伏离网发电的mppt控制方法流程图。如图2所示,一种光伏离网发电的mppt控制方法,包括以下步骤:

s1、采样光伏端开路电压uopen,设置初始跟踪电压比例系数k;根据设置初始跟踪电压比例系数k和采样光伏开路电压uopen,得到初始跟踪电压um:

um=kuopen;

初始跟踪电压比例系数k的取值范围为(0.6,0.8)。

s2、恒压法检测光伏跟踪电压u'm,直至跟踪到um。

s3、计算上一个周期光伏输出功率pn-1和当前周期光伏输出功率pn。

具体的:

s3-1、采样上一个周期tn-1和当前周期tn光伏端电压un-1、un和电流in-1、in;

s3-2、根据采样到上一个周期tn-1和当前周期tn光伏端电压un-1、un和电流in-1、in,计算上一个周期光伏输出功率pn-1和当前周期光伏输出功率pn,其中pn-1=un-1in-1,pn=unin。

s4、计算误差e(n)和误差变化δe(n),其中δe(n)=e(n)-e(n-1)。

s5、建立自适应模糊规则,进行最大功率点跟踪;图3是本发明实施例光伏离网发电的mppt控制方法的自适应模糊控制框图。

步骤s5包括:

s5-1、根据误差e(n)和误差变化δe(n)对光伏离网发电状态进行检测,将希望响应和实际输出响应相比较得到输出响应的校正量,通过判定表查询得到实际输出响应校正量p;模糊性能判定表中给出的是希望响应的集合,实际输出响应根据误差e(n)和误差变化δe(n)得出。

误差e(n)和误差变化δe(n),在模糊集上的基本论域为:

e,δe=(-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5)

其模糊集为e,δe={nb,ns,ze,ps,pb},子集元素分别代表负大,负小,零,正小,正大。

其中模糊性能判定表如下:

s5-2、将实际输出响应校正量p,根据控制系统输出对输入的jacobian矩阵j得到控制输入的校正量ω,其中δu(nt)=j-1δm(nt),δu(nt)为输入修正量,δm(nt)为输出修正量;

s5-3、计算在d次采样中的误差e(nt-dt)、误差变化δe(nt-dt)、输入控制量u(nt-dt),建立模糊控制规则:

如果e(nt-dt)为e(nt-dt)且δe(nt-dt)为δe(nt-dt)

则u(nt-dt)为v(nt-dt)

e(nt-dt),δe(nt-dt)和u(nt-dt)是指d次采样过程中偏离最大功率点表示形式,计算方式同s4所示;e(nt-dt)δe(nt-dt)v(nt-dt)均为模糊集定义语言值,例如nb代表负大。

s5-4、根据所建立的模糊规则确定pi参数kp和ki,调节同步buck电路占空比,实现最大功率点跟踪。

s6、定周期ts对全局进行功率扫描,扫描周期ts的取值范围为(0.4s,1.2s);找到多峰现象下最大功率点,定步长δu沿着电压减小的方向进行扫描,存储最大功率pmax和最大功率点电压up;图4是本实施例光伏离网发电系统光伏电池板多峰现象示意图。

步骤s6包括:

s6-1、设置扫描步长δu,其中

s6-2、设置初始扫描参考电压其中

s6-3、采样uref电流ir,计算瞬时功率pr(t),和前一次功率pr(t-1)比较,存储功率较大值和此时刻uref值,在uref=0时最大值赋值给pmax,此时刻电压值赋值给up。

s7、采用自适应模糊控制追踪到真实的最大功率点up。根据s6中最大功率pmax追踪最大功率点,自适应模糊控制同步骤s5一致。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1