黃山市政太陽(yáng)能路燈廠家

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太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)算法改進(jìn)之VVSL-MPPT算法控制模型，從模型中可以看出，VVSL-MPPT算法對(duì)經(jīng)典MPPT算法的反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行了校正，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。從本質(zhì)上講，這種控制方法，相.當(dāng)于在MPPT控制的外環(huán)增加一個(gè)類似于CVT的具有一定帶寬的穩(wěn)壓控制環(huán)節(jié)，將MPPT動(dòng)態(tài)輸出的優(yōu)點(diǎn)和CVT穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)髙效而穩(wěn)定的輸出。其中，類CVT環(huán)節(jié)的帶寬是系統(tǒng)根據(jù)電壓變化速率計(jì)箅自動(dòng)得到的，使用中無需根據(jù)光伏陣列參數(shù)人為設(shè)定帶寬。使用電力電子仿真軟件PSIM6.0,建立基于VVSL-MPPT算法控制的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)模型，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。按一實(shí)際光伏陣列參數(shù)建立模型，在標(biāo)準(zhǔn)光照條件（lkW/m2)和常溫（20X：)的情況下，陣列大功率點(diǎn)參數(shù)為：L7=67V,P=300W,在兩種不同的工況下，考察光伏發(fā)電系統(tǒng)在新算法控制下的工作情況：①在標(biāo)準(zhǔn)光照、常溫條件下，仿真結(jié)果如圖5.20(a)所示。圖中曲線1為光伏陣列端電壓波形；曲線2為光伏陣列輸出功率。其中，光伏陣列端電壓在63～71V之間波動(dòng)，輸出功率保持在288W以上。可以看出，在外界條件穩(wěn)定的情況下，無直流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統(tǒng)通過VVSL-MPPT算法控制，可以穩(wěn)定運(yùn)行在大功率點(diǎn)附近，具有很好的穩(wěn)態(tài)輸出特性。②在光照強(qiáng)度突變條件下，設(shè)定光照量在2s處由1000kW/m2躍變至600W/m2,在8s處，由600W/m2躍變8〇OW/m2,考察系統(tǒng)工作情況。圖中曲線1為光伏陣列端電壓波形；曲線2為光伏陣列輸出功率。仿真結(jié)果中，在光照童突然降低后，系統(tǒng)檢測(cè)到光伏陣列端電壓的突變，采取變步長(zhǎng)控制，迅速減輕負(fù)載，在0.3s內(nèi)光伏陣列端電壓重新建立，系統(tǒng)穩(wěn)定于新的大功率點(diǎn)；在光照量突然增加后，系統(tǒng)通過變步長(zhǎng)控制，增大輸出，快速穩(wěn)定于新的大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了自主尋優(yōu)。如上的仿真結(jié)果說明：在外界條件突變的情況下，無直流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統(tǒng)通過VVSL-MPPT算法控制，可以迅速尋取系統(tǒng)新的大功率點(diǎn)，并穩(wěn)定運(yùn)行于此點(diǎn)，系統(tǒng)具有很好的動(dòng)態(tài)特性。從仿真波形可以看出，隨光照、溫度條件的變化，光伏陣列大功率點(diǎn)不斷變化。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以穩(wěn)定、實(shí)時(shí)地追蹤大功率點(diǎn)。在追蹤過程中，在光照變化情況下，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定、快速的跟蹤大功率點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能均較。

現(xiàn)太陽(yáng)能路燈發(fā)電中大功率點(diǎn)跟蹤方法，1干擾觀測(cè)法，干擾觀測(cè)法（perturbobservealgorithms,P&*〇>[5]是目前實(shí)現(xiàn)MPPT常用的方法之一。其原理是每隔一定的時(shí)間增加或者減少電壓，并觀測(cè)其后的功率變化方向，來決定下一步的控制信號(hào)。這種控制算法一般也采用功率反饋，即使用兩個(gè)傳感器對(duì)直流母線電流及其兩端的電壓分別采樣。這種控制方法雖然算法簡(jiǎn)單，且易于硬件實(shí)現(xiàn)，但是響應(yīng)速度很慢，只適用于那些光照強(qiáng)度變化非常緩慢的場(chǎng)合。而且穩(wěn)態(tài)情況下，這種算法會(huì)導(dǎo)致光伏陣列的實(shí)際工作點(diǎn)在大功率點(diǎn)附近小幅振蕩，因此會(huì)造成一定的功率損失；而光照發(fā)生快速變化時(shí)，跟蹤算法可能會(huì)失效，判斷得到錯(cuò)誤的方向。下面對(duì)經(jīng)典的干擾觀測(cè)算法簡(jiǎn)述如下：光伏系統(tǒng)控制器在每個(gè)控制周期用較小的步長(zhǎng)改變光伏陣列的輸出，改變的步長(zhǎng)是一定的，方向可以是增加也可以是減小，控制對(duì)象可以是光伏陣列輸出電壓或電流，這一過程稱為“干擾”;然后，通過比較干擾周期前后光伏陣列的輸出功率，如果輸出功率增加，那么繼續(xù)按照上一周期的方向繼續(xù)“干擾”過程，如果檢測(cè)到輸出功率減小，則改變“干擾”的方向?這樣，光伏陣列的實(shí)際工作點(diǎn)就能逐漸接近當(dāng)前大功率點(diǎn).終在其附近的一個(gè)較小范圍往復(fù)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。如果采用較大的步艮進(jìn)行“干擾”，這種跟蹤算法可以獲得較快的跟蹤速度，但達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的精度相對(duì)較差，較小的步長(zhǎng)則正好相反。較好的折衷方案是控制器能夠根據(jù)光伏陣列當(dāng)前的工作點(diǎn)選擇合適的步長(zhǎng)，例如，當(dāng)已經(jīng)跟蹤到大功率點(diǎn)附近時(shí)采用小步長(zhǎng)rn。絕大部分光伏發(fā)電系統(tǒng)，不論其拓?fù)淙绾?，都?huì)在光伏陣列輸出上并聯(lián)一個(gè)較大的電容，這個(gè)電容可以作為光伏陣列輸出的濾波器，減小后置電力電子變換裝置導(dǎo)致的開關(guān)諧波。但在應(yīng)用干擾觀測(cè)法的光伏系統(tǒng)中，母線電容會(huì)影響MPPT算法對(duì)天氣變化引起的光照強(qiáng)度波動(dòng)的響應(yīng)速度。擾動(dòng)觀測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：1.模塊化控制回路。2.跟蹤方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。3.對(duì)傳感器精度要求不高。缺點(diǎn)為：①只能在光伏陣列大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行，導(dǎo)致一定功率損失。②跟蹤步長(zhǎng)對(duì)跟蹤精度和響應(yīng)速度無法兼顧。③在特定情況下會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤情況。電導(dǎo)增量法電導(dǎo)增法（IncrementalConductance)也是MPPT控制常用的算法之一⑴。通過光伏陣列P-1/曲線可知大值處的斜率為零，所以有式(5.23)為達(dá)到大功率點(diǎn)的條件，即當(dāng)輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)值時(shí)，光伏陣列工作在大功率點(diǎn)。

電導(dǎo)增童法通過比較光伏陣列的電導(dǎo)增量和瞬間電導(dǎo)來改變控制信號(hào)。這種控制算法同樣需要對(duì)光伏陣列的電壓和電流進(jìn)行采樣。電導(dǎo)增童法控制，響應(yīng)速度比較快，適用于大氣條件變化較快的場(chǎng)合。但是對(duì)硬件的要求特別是傳感器的精度要求比較髙，系統(tǒng)各個(gè)部分響應(yīng)速度都要求比較快，因而整個(gè)系統(tǒng)的硬件造價(jià)也會(huì)比較高。檢測(cè)到光伏陣列當(dāng)前電壓、電流值，LTb、Jb為上一控制周期的采樣值。這種MPPT控制算法大的優(yōu)點(diǎn)是在光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，光伏陣列輸出電壓能以平穩(wěn)的方式跟蹤其變化，而且穩(wěn)態(tài)的振蕩也比擾動(dòng)觀測(cè)法小。電導(dǎo)增置法的控制流程模糊邏輯控制，由于太陽(yáng)光照強(qiáng)度的不確定性、光伏陣列溫度的變化、負(fù)載情況的變化以及光伏陣列輸出特性的非線性特征，要實(shí)現(xiàn)光伏陣列大功率點(diǎn)的準(zhǔn)確跟蹤需要考慮的因素是很多的。針對(duì)這樣的非線性系統(tǒng)，使用模糊邏輯控制（fuzzylogiccontrol)方法進(jìn)行控制，可以獲得比較理想的效果。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用模糊邏輯方法實(shí)現(xiàn)MPPT控制，可以通過DSP比較方便地執(zhí)行，其中控制器的設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面內(nèi)容：(1)確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。(2)歸納和總結(jié)模糊控制器的控制規(guī)則。3)確定模糊化和反模糊化的方法。(4)選擇論域并確定有關(guān)參數(shù)。使用模糊邏輯方法進(jìn)行光伏系統(tǒng)的MPPT控制，具有較好的動(dòng)態(tài)特性和精度，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

太陽(yáng)能路燈中大功率點(diǎn)的測(cè)試方法之其他MPPT方法，除了上述幾種常用的MPPT方法，還有其他多種方法可以實(shí)現(xiàn)光伏陣列的大功率點(diǎn)跟蹤，包括滯環(huán)比較法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法、優(yōu)梯度法等，它們實(shí)現(xiàn)MPPT控制的基本頃理都是類似的，但具體實(shí)現(xiàn)方法各有差別。在干擾觀測(cè)法的基本設(shè)it?思想中，通過比較光伏陣列的兩個(gè)工作點(diǎn)，判斷得到功率的變化方向從而決定工作電壓的移動(dòng)方向，除了造成較大的擾動(dòng)損失外，還可能發(fā)生誤判現(xiàn)象。而且自然界中，光照強(qiáng)度并不會(huì)出現(xiàn)控制意義上的快速變化，因此，上述的擾動(dòng)誤差是可以避免的。例如，采用滯環(huán)比較法[9]，可以在光照強(qiáng)度快速變化時(shí)并不跟隨快速移動(dòng)工作點(diǎn)，而是在光照強(qiáng)度達(dá)到比較穩(wěn)定后再跟蹤到大功率點(diǎn)，從而減小了擾動(dòng)損失。優(yōu)梯度法是一種以梯度法（givuliemmethod)為基礎(chǔ)的多維無約束優(yōu)化問題的數(shù)值計(jì)算方法。它的基本思想是選取目標(biāo)函數(shù)的負(fù)梯度方向（對(duì)于光伏系統(tǒng)，可能霈要選擇正梯度方向）作為每步迭代的跟蹤方向，逐步逼近函數(shù)的小值（或大值）。梯度法是一種傳統(tǒng)且廣泛運(yùn)用于求取函數(shù)極值的方法，該方法運(yùn)算簡(jiǎn)單，有著令人滿意的分析結(jié)果。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)渑cMPPT技術(shù)采用不同的MPPT控制方法，不僅要通過比較得到各種方法的優(yōu)劣，還需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合選取適合光伏系統(tǒng)拓?fù)湟约柏?fù)載特性的優(yōu)算法。本節(jié)將討論集中式與分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，通過分析各種情況下光伏系統(tǒng)的拓?fù)淝闆r、負(fù)載特性等因索，得到對(duì)MPPT控制的優(yōu)化選取策略。光伏系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器的基本功能是相同的。也就是說，當(dāng)光伏電池輸出在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，能始終以盡可能髙的效率將光伏電池輸出的低壓直流電轉(zhuǎn)化成與電網(wǎng)匹配的交流電流送人電網(wǎng)。光伏電池輸出的大范圍變動(dòng)，主要原因是白天日照強(qiáng)度的變化，范圍在200～1000W/m2。一般的，大部分并網(wǎng)逆變器都采用了全橋結(jié)構(gòu)的主回路拓?fù)洹Q相方式主要有兩種，分別是采用以電網(wǎng)2倍頻率切換的并網(wǎng)換相（grid-commutated)和使用高頻逆變電路的自換相（self-cummutated)方法所示。并網(wǎng)換相需要在逆變?nèi)珮蛑半娏鞑ㄐ我呀?jīng)整形成正弦半波；自換相方式則一般采用PWM調(diào)制或Bang-Bang控制。前者的優(yōu)點(diǎn)是逆變環(huán)節(jié)幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗。但是，由于前直流變換器需要能輸出正弦半波波形的電流，因此也可以看作將逆變環(huán)節(jié)的開關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到了直流變換環(huán)節(jié)

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