[實用新型]一種專家PID控制的太陽能光伏MPPT控制裝置

有效

• 申請號: 201921814123.3
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN210954667U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 胡冰楠;陳懷忠
• 申請（專利權）人: 浙江工業職業技術學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 紹興普華聯合專利代理事務所(普通合伙) 33274
• 代理人: 桑楊

一種專家PID控制的太陽能光伏MPPT控制裝置，屬于太陽能光伏控制技術領域。本實用新型包括單片機控制單元、檢測單元、執行單元、太陽能光伏輸入單元和監控顯示單元，單片機控制單元包括中央處理器、開關量模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和專家PID控制器，中央處理器分別連接開關量模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和專家PID控制器，專家PID控制器連接模擬量輸出模塊，檢測單元連接模擬量輸入模塊和太陽能光伏輸入單元。本實用新型將專家自適應PID控制技術與先進的計算機軟、硬件技術完美結合起來，依據單片機控制單元實現專家PID控制器參數的自動尋優工作，具有超調量小、響應快、能量轉換效率高等優點。

技術領域

本實用新型屬于太陽能光伏控制技術領域，具體是涉及一種專家PID控制的太陽能光伏MPPT控制裝置。

背景技術

隨著石油、煤炭和天然氣等化石燃料的迅速消耗，環境污染與能源危機日益加劇，太陽能具有清潔安全、取之不盡和用之不竭等特點，成為新能源研究的熱點之一。然而太陽能光伏組件是非穩定電源，光照、溫度、負載的改變均會引起光伏電池輸出功率的變化。為有效利用太陽能，需要對其進行最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking，簡稱MPPT)。光伏系統很難用精確的模型描述，目前在太陽能MPPT控制中普遍使用常規PID 控制器，但常規PID控制器的參數不具備在線優化的功能，控制精度略顯不足。其他算法控制如固定電壓法忽略了溫度對開路電壓的影響，擾動觀察法抗干擾能力較差，對硬件要求高。太陽能光伏MPPT控制器控制策略與太陽能光伏轉換效率密切相關。因此，要尋求在非線性控制策略上的MPPT控制方法，其目的是當系統工作環境發生變化時控制器的參數能自適應地相應調整，從而使系統具有克服自身不確定性的能力。

專家PID控制器將專家控制與常規PID控制相結合，具有自整定、自學習等功能，可以用來描述復雜系統的特性，并通過學習和自組織得到相應的控制策略。

發明內容

本實用新型主要是解決上述現有技術所存在的技術問題，提供一種專家PID控制的太陽能光伏MPPT控制裝置。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種專家PID控制的太陽能光伏MPPT控制裝置，包括單片機控制單元、檢測單元、執行單元、太陽能光伏輸入單元和監控顯示單元，所述監控顯示單元連接單片機控制單元，所述單片機控制單元包括中央處理器、開關量模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和專家PID控制器，所述中央處理器分別連接開關量模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和專家PID控制器，所述專家PID控制器連接模擬量輸出模塊，所述檢測單元連接模擬量輸入模塊和太陽能光伏輸入單元，所述執行單元包括依次連接的PWM控制器、Boost占空比控制電路、Buck DC/DC 直流變直流變換電路和蓄電池負載，所述PWM控制器連接模擬量輸出模塊，所述Buck DC/DC直流變直流變換電路連接太陽能光伏輸入單元。

作為優選，所述檢測單元包括用于接收太陽能光伏電量信號的輸入變送器和用于傳送太陽能光伏電量信號的輸出變送器，所述輸入變送器連接太陽能光伏輸入單元和BuckDC/DC直流變直流變換電路，所述輸出變送器連接模擬量輸入模塊。

作為優選，所述太陽能光伏輸入單元為太陽能光伏陣列PV。

作為優選，所述監控顯示單元為計算機，所述計算機通過以太網與中央處理器連接。

本實用新型具有的有益效果：本實用新型改變了傳統MPPT裝置的PID功率控制方式，將專家自適應PID控制技術與先進的計算機軟、硬件技術完美結合起來，依據單片機控制單元實現專家PID控制器參數的自動尋優工作，相比傳統MPPT控制方式，具有超調量小、調整時間短、響應快、能量轉換效率高等優點。本實用新型有效提高了太陽能光伏MPPT 的能量轉換效率。本實用新型中，專家PID控制器結合了專家知識，根據控制誤差絕對值的大小和控制誤差絕對值的變化方向來決定控制器的控制作用，具有的自整定、自學習等功能，通過學習和自組織得到相應的控制策略，從而使控制誤差迅速減小。