[發(fā)明專利]最大功率點跟蹤三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器

無效

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• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102684544A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 李斌;袁越;李畸勇;趙扶劍
• 申請（專利權）人: 河海大學;孟州卓倫光電科技有限公司
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395;G05F1/67;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種最大功率點跟蹤三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器，屬于光伏發(fā)電電流、電壓轉換控制領域。

背景技術

當今社會能源危機與環(huán)境污染并存，且日益嚴重，世界各國都在積極尋找新能源來確保社會、經濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，其中的太陽能以其潔凈、無污染、取之不盡、用之不竭等優(yōu)點吸引了人們的矚目。

根據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心(JRC)預測，在未來世界能源結構中，太陽能光伏發(fā)電占據(jù)著重要地位，將成為未來世界能源的主體。但是我國的光伏產業(yè)與世界差距還較大，相關技術水平較低。

光伏陣列的輸出具有很強的非線性特性，并且輸出收到光照強度、環(huán)境溫度和負載等因素的影響。在不同的光照強度和環(huán)境溫度條件下，光伏陣列可以工作在不同的輸出電壓，但是只在某一個輸出電壓值時，其輸出功率才是最大的。為了保證光伏陣列輸出功率最大化，提高整個系統(tǒng)效率，就要求光伏陣列的輸出時刻在最大功率點附近。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器是核心部件之一，它的技術的優(yōu)劣直接影響輸出電能的質量、系統(tǒng)的整體效率和負載的壽命。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的控制策略研究是關鍵技術之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提高光伏陣列光電轉換利用效率問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種最大功率點跟蹤三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器，該控制器主要是由BOOST型DC/DC變換電路、三相逆變電路、控制電路和電源電路構成；所述BOOST型DC/DC變換電路用于采集光伏陣列的實時電流和電壓信號，并將該信號傳輸給所述控制電路；所述控制電路根據(jù)光伏陣列的實時電流和電壓信號，結合三相交流電壓反饋信號，采用變結構模糊控制算法和SVPWM控制算法，為所述三相逆變電路發(fā)送驅動脈沖信號；所述三相逆變電路在所述控制電路發(fā)送的驅動脈沖信號的驅動下，將光伏陣列直流電壓轉換為三相交流電壓。

進一步，所述變結構模糊控制算法在變結構模糊控制器內進行運算，該變結構模糊控制器內設置有一個特征識別器，該特征識別器根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的偏差、偏差變化率信息將光伏發(fā)電系統(tǒng)切換到不同的子模糊控制器；每個子模糊控制器的論域范圍、控制規(guī)則、參數(shù)均不相同。

進一步，所述控制電路是由輸入輸出信號處理電路和DSP控制器組成，所述電源電路為該控制電路供電。

進一步，所述三相逆變電路是由三相逆變橋和LC濾波電路組成。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明技術方案采用變結構模糊控制的方法應用于光伏發(fā)電的MPPT，能夠提高穩(wěn)態(tài)跟蹤精度，該方法在光照變化和溫度變化時能有效實現(xiàn)最大功率點跟蹤。變結構模糊控制是針對不同的工作狀態(tài)設計不同的子模糊控制器，每個子模糊控制器的論域范圍、控制規(guī)則、參數(shù)等均不相同，并將其組成一個變結構模糊控制器，因此在系統(tǒng)運行時總能有一個子模糊控制器使其達到最佳的控制品質。

2、本發(fā)明變結構模糊控制的MPPT的關鍵在于對光伏陣列特征性曲線不同的區(qū)段采用不同的模糊控制規(guī)則與隸屬度函數(shù)來加快系統(tǒng)對外界環(huán)境變化的響應速度和減少最大功率點附近的波動，使光伏陣列所處外部環(huán)境發(fā)生變化時可始終快速跟蹤到最大功率點，有效消除光伏發(fā)電系統(tǒng)在最大功率點附近的振蕩；變結構模糊控制的MPPT與常規(guī)MPPT算法、恒定電壓法、擾動觀測法、增量電導法、直線近似法、最優(yōu)梯度法、實際測量法等控制方法相比，不僅具有良好的動態(tài)性能，且能減少在穩(wěn)態(tài)時的功率振蕩，具有更好的穩(wěn)態(tài)精度。

3、本發(fā)明的輸出控制核心之一——逆變器采用輸出電壓反饋閉環(huán)PI調節(jié)控制和SVPWM的方式，能使光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出具有較好的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能。動態(tài)性能是指當系統(tǒng)突然增加、較少負載或者輸入電壓發(fā)生變化時系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)的調整時間和輸出的超調量；穩(wěn)態(tài)性能指穩(wěn)定運行時系統(tǒng)的輸出電壓波形質量，通常以波形的總諧波畸變率為衡量的標準。空間矢量脈寬調制(SVPWM)控制策略是根據(jù)逆變器空間電壓或電流矢量切換來控制逆變器的一種新穎的控制策略。該方法能降低開關損耗，輸出電壓波形的總諧波畸變率低，具有直流電壓利用率高、動態(tài)響應快等優(yōu)點。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器總電路原理圖；

圖2是本發(fā)明三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器的BOOST型DC/DC變換電路原理圖；

圖3是本發(fā)明三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器的三相逆變電路原理圖；

圖4是本發(fā)明三相光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器的控制電路示意圖；