一种正弦扰动的光伏mppt非线性控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光伏发电装置，特别涉及一种光伏发电装置控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，最大功率跟踪（MPPT)的算法很多，常规的有扰动观察法，电导增量法，固定 电压法等。其中，扰动观测法概念清晰，原理简单，被测参数少，但扰动电压的补偿对跟踪精 度和速度有较大影响，且在最大功率点附近存在功率振荡现象，日照突变时则有可能失去 对最大功率的跟踪能力；电导增量法对MPPT的控制稳定性高，但对系统的硬件要求较高， 此外，电压的初始化对系统启动过程中的跟踪性能有较大的影响，若设置不当则可能产生 较大的功率损失；固定电压法实际上是一种开环的MPPT算法，其控制简单快速，但忽略了 温度对光伏电池输出电压的影响，因此，随着温差的加大，其跟踪的误差也就越大。针对固 定补偿的扰动观察法缺点，出现了多种变步长或自适应算法。为减小光伏电池的输出的波 动，一般在控制器前加前置电容，一般MPPT控制中没有考虑前置电容对MPPT的影响。随着 智能控制理论的发展，遗传算法、模糊逻辑控制、神经网络已被运用到MPPT中。其中典型的 是模糊逻辑控制法和神经网络法。MPPT控制中引入模糊控制，使系统能够快速响应外部环 境变化，并减小了最大功率点附近的功率振荡。但是定义模糊集、确定隶属函数的形状以及 规则表的制定都需要设计人员更多的直觉和经验。神经网络可以满足控制环节实施估算出 光伏电池的最大功率点的系统要求，但需要对大量的数据样本学习记忆。
[0003] 常规的MPPT算法不断搜索最大功率点，属于优化的范畴，存在优化搜索速度和控 制响应速度之间的矛盾。
[0004] 现有技术中的光伏发电装置一般包括主电路和控制电路，如图2所示，主电路包 括顺序连接在光伏电池板与电网之间的前置电容Cin、DC/DC电路、高频变压器、整流电路、 输出滤波电感Lf和电容Cf，控制电路包括连接在数字信号处理器上用以采集主电路各电 流、电压信号的信号采集电路以及转换电路。DC/DC电路包括四个开关管Q1-Q4,开关管Q1 与开关管Q3、开关管Q2与开关管Q4均互补动作，即开关管Q1导通时，开关管Q3关闭；且 开关管Q1与开关管Q2之间存在一定的移相角s。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种正弦扰动的光伏MPPT非线性控制方法，保证光伏电池 的最大功率输出。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种正弦扰动的光伏MPPT非线性控制方法，包括以 下步骤：
[0007] 1)采集主电路中光伏电池的输出电流iin、输出电压uin、DC/DC电路的输入电流ip 主电路的输出电压u。，并将其送入数字信号处理器；
[0008] 2)数字信号处理器利用公式1计算出DC/DC电路的输入电流^的设定值iset，
[0009]
【主权项】
1. 一种正弦扰动的光伏MPPT非线性控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 采集主电路中光伏电池的输出电流iin、输出电压uin、DC/DC电路的输入电流h、主 电路的输出电压u。，并将其送入数字信号处理器； 2) 数字信号处理器利用公式1计算出DC/DC电路的输入电流^的设定值iset，
其中，p=uiniin，k_为
的最大值，KMp为MPPT控制环比例系数，KMi为MPPT控制环 积分系数； 3) 数字信号处理器利用公式2计算出DC/DC电路中开关管之间的移相角s，
其中，N为高频变压器的输入输出匝数比，Lf为输出滤波电感，Cf为输出滤波电容，K5为 电流环比例系数，I为电流环积分系数； 4) 数字信号处理器根据得到的移相角s发出控制信号控制DC/DC电路中的开关管工 作，从而实现主电路最大功率输出。
2. 根据权利要求1所述的一种正弦扰动的光伏MPPT非线性控制方法，其特征在于，对 步骤2)中的设定值isrt引入正弦扰动，使得扰动后设定值isrt'满足公式3，
其中，isl为扰动电流幅值。
3. 根据权利要求1所述的一种正弦扰动的光伏MPPT非线性控制方法，其特征在于，步 骤2)中计算_
时，利用公式4，
【专利摘要】本发明公开了太阳能发电领域内的一种正弦扰动的光伏MPPT非线性控制方法，其基于增量电导法研究了前置电容动态过程在MPPT中的作用，利用反步法设计了MPPT非线性控制器，针对增量电导法对参数精度要求高的特点，提出设定电流正弦扰动和利用DFT提取扰动值的方法，提高了计算增量电导的精度和速度，通过非线性控制器的设计，保证了系统稳定性，实现了MPPT和电流一体化控制，避免了常规控制中繁琐的逻辑控制，可用于太阳能发电中。
【IPC分类】G05F1-67
【公开号】CN104571257
【申请号】CN201510029021
【发明人】史旺旺, 张小倩
【申请人】扬州大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日