直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法
【專利摘要】直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法，屬于電能變換【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明為了解決由于直流微電網(wǎng)的直流母線電壓周期性波動(dòng)使光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法持續(xù)處于最大功率點(diǎn)，進(jìn)而造成系統(tǒng)效率低的問題。它的過程為，設(shè)定光伏電池電流的給定值，采集光伏電池電流，與其給定值作差后分別輸入比例積分控制器和準(zhǔn)諧振控制器，比例積分控制器的輸出值和準(zhǔn)諧振控制器的輸出值相加作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中升壓電路的占空比，所述的占空比值經(jīng)過脈寬調(diào)制電路獲得所述的升壓電路中的功率開關(guān)器件的控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電池電流的控制。本發(fā)明用于直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制。
【專利說明】直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法，屬于電能變換【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電技術(shù)因其具有清潔、能源近似無(wú)限等優(yōu)點(diǎn)成為解決人類能源緊缺和環(huán)境污染雙重危機(jī)的有效途徑而成為研究熱點(diǎn)。而基于直流微電網(wǎng)的光伏發(fā)電源由于集成形式無(wú)需大量的交流逆變器，節(jié)省了大量成本，有效降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，而顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。
[0003]當(dāng)光伏發(fā)電直流微電網(wǎng)連接單相直流-交流逆變電源等負(fù)載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生直流母線電壓的周期性波動(dòng)，進(jìn)而造成光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法持續(xù)處于最大功率點(diǎn)，降低了系統(tǒng)效率?，F(xiàn)有針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究成果中，一方面以最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制技術(shù)為重點(diǎn)；另一方面是在通用DC-DC電路的閉環(huán)控制方面。MPPT技術(shù)可以分為如下幾類:定電壓法、擾動(dòng)觀測(cè)法、電導(dǎo)增量法、基于阻抗匹配的MPPT方法以及基于現(xiàn)代控制理論和智能控制等方法。另外，還有文獻(xiàn)研究了用于直流微電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制技術(shù)，利用直流母線保持不變的特點(diǎn)，能夠獲得輸出功率與直流變換電路中占空比的線性關(guān)系，從而只需檢測(cè)光伏電池的輸出電壓或者電流就能夠?qū)ζ漭敵龉β蔬M(jìn)行控制，從而省去了一部分傳感器。上述成果均以基于DC-DC電路的光伏電池最大功率輸出為研究重點(diǎn)，并未對(duì)這種直流電壓的周期波動(dòng)對(duì)光伏電池輸出功率的影響給出定量分析和相應(yīng)的解決辦法。
[0004]在通用DC-DC電路的閉環(huán)控制方面，有比例-積分控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、反饋線性化方法、無(wú)源性控制、自適應(yīng)控制、內(nèi)?？刂埔约澳：⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。上述閉環(huán)控制均以直流輸出電壓恒定為目標(biāo)，同樣未考慮直流母線電壓波動(dòng)對(duì)光伏電池輸出功率的影響，因而無(wú)法解決光伏發(fā)電系統(tǒng)效率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是為了解決由于直流微電網(wǎng)的直流母線電壓周期性波動(dòng)使光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法持續(xù)處于最大功率點(diǎn)，進(jìn)而造成系統(tǒng)效率低的問題，提供了一種直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法。
[0006]本發(fā)明所述直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法，該控制方法基于光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置實(shí)現(xiàn)，所述控制裝置包括光伏電池、升壓電路、電流采集電路、比例積分控制器和準(zhǔn)諧振控制器，升壓電路由濾波電感、全控型開關(guān)器件、二極管和脈寬調(diào)制電路組成，
[0007]光伏電池的一端經(jīng)濾波電感連接二極管的正極，二極管的正極還連接全控型開關(guān)器件的集電極，全控型開關(guān)器件的發(fā)射極連接光伏電池的另一端，全控型開關(guān)器件的發(fā)射極輸出端和二極管的負(fù)極輸出端作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流母線電壓輸出端；
[0008]電流采集電路用于采集光伏電池的電池電流，電流采集電路輸出電流信號(hào)給加法器，加法器輸出的電流信號(hào)分別連接比例積分控制器的輸入端和準(zhǔn)諧振控制器輸入端，t匕例積分控制器和準(zhǔn)諧振控制器的輸出信號(hào)相加后輸出給脈寬調(diào)制電路，脈寬調(diào)制電路的輸出端連接全控型開關(guān)器件的基極；
[0009]在第k個(gè)計(jì)算周期，k為正整數(shù)，所述比例積分準(zhǔn)諧振控制方法包括以下步驟:
[0010]步驟一:設(shè)定光伏電池的電流給定值4，通過電流采集電路采集獲得光伏電池的實(shí)際值；
[0011]步驟二:將光伏電池的電流給定值/；與其實(shí)際值做差，獲得差值x(k)；
[0012]步驟三:將差值x(k)輸入到比例積分控制器，獲得比例積分控制器在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yPI(k)；
[0013]同時(shí)將差值x(k)輸入到準(zhǔn)諧振控制器，獲得準(zhǔn)諧振控制器在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值 yQK(k)；
[0014]步驟四:將比例積分控制器在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yPI(k)與準(zhǔn)諧振控制器在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yQK(k)相加，獲得升壓電路中全控型開關(guān)器件的占空比；
[0015]步驟五:脈寬調(diào)制電路根據(jù)步驟四中獲得的占空比信號(hào)獲得升壓電路中全控型開關(guān)器件的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電池電流的閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制。
[0016]步驟三中比例積分控制器的離散化方程為:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法，該控制方法基于光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置實(shí)現(xiàn)，所述控制裝置包括光伏電池(I)、升壓電路(2)、電流采集電路(3)、比例積分控制器(4)和準(zhǔn)諧振控制器(5)，升壓電路(2)由濾波電感(L)、全控型開關(guān)器件(T)、二極管(D)和脈寬調(diào)制電路(2-1)組成， 光伏電池(I)的一端經(jīng)濾波電感(L)連接二極管(D)的正極，二極管(D)的正極還連接全控型開關(guān)器件(T)的集電極，全控型開關(guān)器件(T)的發(fā)射極連接光伏電池(I)的另一端，全控型開關(guān)器件(T)的發(fā)射極輸出端和二極管(D)的負(fù)極輸出端作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流母線電壓輸出端； 電流采集電路(3)用于采集光伏電池(I)的電池電流，電流采集電路(3)輸出電流信號(hào)給加法器，加法器輸出的電流信號(hào)分別連接比例積分控制器(4)的輸入端和準(zhǔn)諧振控制器(5)輸入端，比例積分控制器(4)和準(zhǔn)諧振控制器(5)的輸出信號(hào)相加后輸出給脈寬調(diào)制電路(2-1)，脈寬調(diào)制電路(2-1)的輸出端連接全控型開關(guān)器件(T)的基極； 其特征在于，在第k個(gè)計(jì)算周期，k為正整數(shù)，所述比例積分準(zhǔn)諧振控制方法包括以下步驟: 步驟一:設(shè)定光伏電池(I)的電流給定值4，通過電流采集電路(3)采集獲得光伏電池(O的實(shí)際值； 步驟二:將光伏電池(I)的電流給定值C,與其實(shí)際值做差，獲得差值x(k)； 步驟三:將差值x(k)輸入到比例積分控制器(4)，獲得比例積分控制器(4)在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yPI(k`)； 同時(shí)將差值x(k)輸入到準(zhǔn)諧振控制器(5)，獲得準(zhǔn)諧振控制器(5)在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yQK(k)； 步驟四:將比例積分控制器(4)在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yPI(k)與準(zhǔn)諧振控制器(5)在第k個(gè)計(jì)算周期的輸出值yQK(k)相加，獲得升壓電路(2)中全控型開關(guān)器件(T)的占空比； 步驟五:脈寬調(diào)制電路(2-1)根據(jù)步驟四中獲得的占空比信號(hào)獲得升壓電路(2)中全控型開關(guān)器件(T)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電池(I)電流的閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法，其特征在于，步驟三中比例積分控制器(4)的離散化方程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流微電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的比例積分準(zhǔn)諧振控制方法，其特征在于，步驟三中準(zhǔn)諧振控制器(5)的離散化方程為:
【文檔編號(hào)】H02J1/02GK103532128SQ201310533255
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】駱?biāo)厝A, 吳鳳江, 駱林松, 張陸捷, 馮帆 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)