一種用于抑制光伏水泵母線電壓擾動的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于抑制光伏水泵母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，包括光伏陣列，光伏陣列依次連接有變頻器、水泵，光伏陣列的輸出電壓vdc信號與輸出電流ipv信號接入控制器，光伏陣列的輸出電壓vdc信號接入模擬微分電路，模擬微分電路與控制器連接，控制器與變頻器連接。本實用新型一種用于抑制光伏水泵母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，采用數(shù)模結(jié)合的控制方式實現(xiàn)對母線電壓波動處理的技術(shù)，其中模擬電路采用基本的微分限制電路，成本低廉，在有效實現(xiàn)虛擬容抗的同時，節(jié)省了控制器成本，并提高了虛擬容抗實現(xiàn)的穩(wěn)定度。
【專利說明】
一種用于抑制光伏水泵母線電壓擾動的控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于光伏水栗系統(tǒng)的控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏水栗系統(tǒng)利用光伏電池陣列將光能轉(zhuǎn)化為電能，并經(jīng)過逆變器等轉(zhuǎn)換裝置將電能傳輸并驅(qū)動水栗等負(fù)載，從而服務(wù)于無電網(wǎng)接入情況下的提水、灌溉、用水等生活需求以及環(huán)保節(jié)能方面的具體要求。光伏水栗系統(tǒng)的出現(xiàn)給沒有接入電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)帶來了巨大的好處，特別是對農(nóng)業(yè)灌溉、生活及工業(yè)用水產(chǎn)生了一定的積極影響。
[0003]為了盡可能多的獲取光伏水栗系統(tǒng)光能轉(zhuǎn)換的效率，就必須進(jìn)行最大功率點跟蹤。隨著光照溫度等條件的改變，光伏陣列工作最大功率點隨之改變，也使得水栗負(fù)載運行的工作點發(fā)生改變。當(dāng)最大功率點跟蹤使得水栗工作在某頻率段，特別是低頻段時，由于自身的機(jī)械特性及工作環(huán)境特性使得其容易形成諧振。水栗的諧振會造成輸出功率的波動，進(jìn)而影響到光伏陣列向逆變器所直接提供的母線電壓，該母線電壓的波動會對逆變器的穩(wěn)定運行造成不利影響，母線電壓會在諧振頻率附近崩潰，使逆變器無法工作。
[0004]處置辦法有通常為:一是快速的越過此頻率段，或者在選取設(shè)備時就避免使水栗工作在此頻率段。二是在軟件上實現(xiàn)相應(yīng)算法，提取母線電壓的微分信號進(jìn)而抑制母線電壓波動。
[0005]然而，對于快速越過諧振頻率段或避免使水栗工作在此頻率段的方法并不適合負(fù)荷為循環(huán)栗等需要低頻工作的水栗。對于成本要求較高的通用光伏水栗系統(tǒng)，在軟件上實現(xiàn)相應(yīng)算法的處理使得系統(tǒng)對芯片的處理性能有很高的要求，這便增加了系統(tǒng)裝置的成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中母線電壓擾動造成逆變器運行不穩(wěn)定的問題。
[0007]本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，包括光伏陣列，光伏陣列依次連接有變頻器、水栗，光伏陣列的輸出電壓Vd。信號與輸出電流ipv信號接入控制器，光伏陣列的輸出電壓Vd。信號接入模擬微分電路，模擬微分電路與控制器連接，控制器與變頻器連接。
[0008]本實用新型的特點還在于，
[0009]控制器的控制芯片采用英飛凌的XE162或者XE164系列單片機(jī)。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，采用數(shù)模結(jié)合的控制方式實現(xiàn)對母線電壓波動處理的技術(shù)，其中模擬電路采用基本的微分限制電路，成本低廉，在有效實現(xiàn)虛擬容抗的同時，節(jié)省了控制器成本，并提高了虛擬容抗實現(xiàn)的穩(wěn)定度。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實用新型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實用新型中MPPT與模擬微分電路相結(jié)合系統(tǒng)框圖；
[0013]圖3是本實用新型中模擬微分電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本實用新型與傳統(tǒng)PID控制比較圖。
[0015]圖中，1.光伏陣列，2.變頻器，3.水栗，4.控制器，5.模擬微分電路。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]本實用新型一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括光伏陣列I，光伏陣列I依次連接有變頻器2、水栗3，光伏陣列I的輸出電壓vd。信號與輸出電流iPV信號接入控制器4，控制器4的控制芯片采用英飛凌的XE162或者XE164等系列單片機(jī)，光伏陣列I的輸出電壓vd。信號接入模擬微分電路5，模擬微分電路5與控制器4連接，控制器4與變頻器2連接。
[0018]光伏水栗的MPPT方法與模擬微分電路相結(jié)合示意圖如圖2所示。
[0019]如圖2中，控制器4中最大功率點跟蹤(MPPT)部分，采樣得到光伏陣列的輸出電壓VdC與輸出電流idc，經(jīng)MPPT算法計算得到母線電壓參考值Vdc—ref;常用的MPPT方法有定電壓法，擾動觀察法以及電導(dǎo)增量法等。PI調(diào)節(jié)器部分，將得到的母線電壓參考值Vd?！猺ef與實際電壓Vd。作差得誤差到e，將此誤差e作為PI調(diào)節(jié)器的輸入。
[0020]模擬微分電路5部分，圖2中模擬微分電路表達(dá)式其實現(xiàn)如附圖3所不。表達(dá)式中τ表示為微分時間常數(shù)T = RC^1為模擬微分電路中慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)T1 = M 為穩(wěn)壓二極管。母線電壓信號經(jīng)過模擬微分電路5后得到微分信號。
[0021]如圖4所示，傳統(tǒng)的PID控制輸入為給定值Ure3f與反饋值yk的差值e，而本實用新型的PI控制器4輸入為給定值Ure3f與反饋值yk的差值e，模擬微分電路5輸入為反饋信號yk。此做法的一個優(yōu)點是直接對反饋信號信息的處理，而傳統(tǒng)的PID控制對高頻信號響應(yīng)容易產(chǎn)生超調(diào)甚至振蕩。模擬微分電路5的引入直接濾除相應(yīng)高頻信號，而且很容易以較低的成本實現(xiàn)對直流母線電壓微分信號的提取。
[0022]本實用新型依據(jù)直流母線電容兩端的電壓不易突變的原理，應(yīng)用模擬微分電路5通過控制調(diào)節(jié)作用，使得母線兩端類似接入了電容，從而抑制母線電壓的波動。
[0023]本實用新型通過最大功率點跟蹤與模擬微分電路5相結(jié)合的方法，實現(xiàn)最大功率點進(jìn)行跟蹤同時，模擬微分電路5取得母線電壓微分信號，進(jìn)一步實現(xiàn)抑制母線電壓的波動。使得光伏水栗系統(tǒng)中水栗3可以處在較寬的頻率帶內(nèi)進(jìn)行最大功率點跟蹤。
[0024]本實用新型促進(jìn)了光能向電能轉(zhuǎn)換的效率同時，提高光伏水栗系統(tǒng)穩(wěn)定性的，同時本實用新型簡單的模擬微分電路5也實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件成本的降低。
【主權(quán)項】
1.一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏陣列(I)，光伏陣列(I)依次連接有變頻器(2)、水栗(3)，光伏陣列(I)的輸出電壓Vd。信號與輸出電流ipv信號接入控制器(4)，光伏陣列(I)的輸出電壓vd。信號接入模擬微分電路(5)，模擬微分電路(5)與控制器(4)連接，控制器(4)與變頻器(2)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制光伏水栗母線電壓擾動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(4)的控制芯片采用英飛凌的XE162或者XE164系列單片機(jī)。
【文檔編號】H02J3/01GK205509499SQ201620114492
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】張琦, 高建, 趙雙雙
【申請人】西安理工大學(xué)