基于改进型模糊控制的光伏并网发电系统技术方案

本实用新型专利技术是基于改进型模糊控制的光伏并网发电系统，主要是由前级Boost升压电路、逆变电路、数据采集电路、驱动电路及其控制电路组成。其中Boost升压电路是由基于模糊控制的PID控制器控制。逆变器电路是由4个功率开关、电感以及隔离变压器组成。逆变电路开关管的导通是由模糊控制器控制Spwm驱动电路实现的。进而控制输出电流保持正弦波输入公用电网。控制电路是由三个模糊控制器组成。其中，模糊控制器3用来控制Boost升压电路，提高光伏电池阵列的功率转化效率，对光伏电池阵列进行最大功率点跟踪。模糊控制器1和模糊控制器2用来控制逆变电路，满足逆变并网要求的直流母线电流的同频同相。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于改进型模糊控制的光伏并网发电系统，尤其涉及一种能够同步实现最大功率点跟踪(MPPT)和电网电压同频同相的并网发电系统。
技术介绍
如何解决最大功率点跟踪的问题是目前摆在研究人员面前的主要困难。影响光伏系统输出电压和电流的因素很多，例如周围环境的温度，太阳光照射的强度等等，光伏电池转换效率低的根本原因是输出特性所具有的非线性。为了充分提高光伏发电系统的能量转化效率，必须采用适当的最大功率点跟踪MPPT算法控制光伏发电变换器，使系统保持运行在光伏阵列最大功率点附近。传统的最大功率方法在实际使用中存在不同的缺点，跟踪效果不理想、硬件实现复杂。目前常用的有扰动观测法和增量电导法。扰动观测法的原理是每隔一定时间改变光伏阵列输出电压，并观测之后其输出功率变化方向，以此决定下一步的扰动信号。该方法虽然算法简单易于实现，但速度较慢，在特殊情况下还会出现误判。增量电导法是通过比较输出电导的变化量和瞬时电导值的大小来决定参考电压的变化方向。该方法虽然响应速度快，控制精度高，但对传感器的精度要求很高，而且大量时间花费在A/D转化上，实现起来相对困难。模糊控制本身就是一个非线性的控制方式，而且数学模型比较简单，有更好的灵活性和适应性，因此本文将模糊控制应用于逆变电路及其光伏电池的最大功率点跟踪方法中。
技术实现思路
本技术利用模糊控制法能够同步实现最大功率点跟踪(MPPT)和电网电压同频同相的并网发电系统。本技术所述一种光伏并网发电系统是由前级Boost升压电路、逆变电路、数据采集电路、驱动电路及其控制电路组成。Boost变换器是用来提高直流电压以满足并网逆变器工作要求的直流斩波装置，而且光伏阵列的最大功率点追踪控制也是通过它来实现的。在本文中，Boost变换器的电力电子器件(MOSFET)的控制脉冲是通过模糊控制单元来控制输出的。逆变器电路是由4个功率开关(MOSFET)、电感以及隔离变压器组成。逆变电路开关管的导通是由模糊控制器控制Spwm驱动电路实现的。进而控制输出电流保持正弦波输入公用电网。控制电路是三个模糊控制器组成。其中，模糊控制器3用来控制Boost升压电路，提高光伏电池阵列的功率转化效率，对光伏电池阵列进行最大功率点跟踪。模糊控制器I和2用来控制逆变电路，满足逆变并网要求的直流母线电流的同频同相。如上所述的并网发电系统中Boost升压电路:通过处理模糊控制器I的算法，产生Spwm信号，控制Boost升压电路开关管的导通，进而控制输出电压的大小实现最大功率点的跟踪控制。如上所述的并网发电系统中逆变电路:通过处理模糊控制器2和3的算法，产生Spwm信号驱动逆变电路开关管的导通与关断，使得输出电流跟电网电压同频同相。本技术与传统光伏并网系统相比具有以下优点:I该方法虽然响应速度快，控制精度高，硬件电路简单。2开关频率低、谐波畸变率小、可实现并网发电要求的单位功率因数。3能够有效抑制MPP振荡问题。4在有效抑制谐波畸变率的前提下，克服了滞环比较控制实时跟随参考电流与电感电流误差来调整功率开关管的通断所带来的开关频率不固定、损耗偏高等缺点。【附图说明】图1是光伏并网发电系统图图2是模糊控制器3的结构与原理图图3是光伏并网发电系统组成的原理框图【具体实施方式】下面结合附图对本技术做出详细说明:本技术主要由两大控制模块组成，如图三所示的Boost升压控制模块和单相全桥逆变控制模块。其中Boost升压模块由模糊控制器3实现控制，模糊控制器3是基于模糊控制的PID控制器。它的实现原理如图2所示，量化因子将实际输入量e(k)和Δ e量化映射到模糊集合E (k)和DE (k)中，比例因子KpIpKd则完成输出模糊论域到物理论域的转换。控制器的目标函数取光伏电池的输出功率，输入变量为光伏电池P-U特性曲线上连续采样两点的连接线的钭率值e以及钭率的变化值Λ eo模糊控制系统以偏差e (k)和Λ e为输入量，经过量化因子转换和模糊化、模糊推理和清晰化等运算，寻找出PID控制器修正量Λ Kp、Λ K:、Λ Kd参数与输入量e (k)和Λ e之间的最优关系，实现对Kp、K 个参数的在线调整。PID控制器通过运算确定当前Boost电路的占空比，实现系统对MPPT的跟踪控制。逆变电路的控制原理是基于Takag1-Sugeno模糊控制，即在T-S模糊模型中，使用一个与隶属函数无关的函数关系式作为结论来代替Mamdani模型中与隶属函数相关的语言项，由公式可推导出占空比关于电流误差和电网电压等量的函数关系式，可以在T-S模型中实现。如光伏并网发电系统图1所示，在单相全桥逆变电路中，共有4只功率开关管，分为两组分别进行模糊处理，其中S3与S4负责极性的变化，其控制类似于Spwm，基本原理为:当参考电流位于正半周时，将S4导通，在这段时间，若SI导通，则电流正向增加；假如S2导通，则电流正向减小；当参考电流为负时，将S3导通，在这段时间，假如SI导通，则电流反向减小；假如S2导通，则电流反向增加。与滞环比较方式实时跟随电感电流与参考电流的误差来决定功率开关管的通断所不同的是，这里开关频率是固定的，所以，在波形的斜率较大，即电流上升(或下降)很快时，SI和S3导通(或S2和S4导通)无法满足跟踪的精度要求，为了增加精确度，对该原理稍加修正，图3所示采集信号1、2、3、4分别为电网电压Vs、电流误差e、参考电流ir、参考电流差分dir。当ir大于一给定值或dir大于一给定值时，S4导通；否则，S3导通。该原理可以由简单的模糊控制器实现，输入记为Ir和dlr，输出为开关管S3的占空比。其它管子的占空比控制与此相同。从而实现实际电流与参考电流之间的轨迹跟踪，当给定参考电流的表达式之后，逆变器的实际输出电流在允许的误差范围内跟踪参考电流，不管电网电压还是参考电流发生突变，实际电流都以做到跟随参考电流的幅值和相位，参考电流的相位由电网电压相位决定，为了实现以单位功率因数向电网供电，不断对电网电压进行过零点检测，电压的零相位决定了参考电流的零相位，因此系统在实现轨迹跟踪的同时既做到了幅值控制，也做到了频率和相位控制。【主权项】1.基于改进型模糊控制的光伏并网发电系统主要是由前级Boost升压电路、逆变电路、数据采集电路、驱动电路及其控制电路组成；BooSt变换器是用来提高直流电压以满足并网逆变器工作要求的直流斩波装置，而且能够实现光伏阵列的最大功率点追踪控制，其特征为=Boost变换器的电力电子器件的控制脉冲是通过模糊控制单元来控制输出的，逆变器电路是由4个功率开关管、电感以及隔离变压器组成；逆变电路开关管的导通是由模糊控制器控制Spwm驱动电路实现的，进而控制输出电流保持正弦波输入公用电网；控制电路是由三个模糊控制器组成，其中，模糊控制器3用来控制Boost升压电路，提高光伏电池阵列的功率转化效率，对光伏电池阵列进行最大功率点跟踪；模糊控制器I和模糊控制器2用来控制逆变电路，满足逆变并网要求的直流母线电流的同频同相。2.如权利要求1所述的是基于改进型模糊控制的光伏并网发电系统，其特征在于Boost升压电路采用的是基于模糊控制的PID控制，由模糊控制器3实现。3.如权利要求1所述的是基于改进型模糊控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于改进型模糊控制的光伏并网发电系统主要是由前级Boost升压电路、逆变电路、数据采集电路、驱动电路及其控制电路组成；Boost变换器是用来提高直流电压以满足并网逆变器工作要求的直流斩波装置，而且能够实现光伏阵列的最大功率点追踪控制，其特征为：Boost变换器的电力电子器件的控制脉冲是通过模糊控制单元来控制输出的，逆变器电路是由4个功率开关管、电感以及隔离变压器组成；逆变电路开关管的导通是由模糊控制器控制Spwm驱动电路实现的，进而控制输出电流保持正弦波输入公用电网；控制电路是由三个模糊控制器组成，其中，模糊控制器3用来控制Boost升压电路，提高光伏电池阵列的功率转化效率，对光伏电池阵列进行最大功率点跟踪；模糊控制器1和模糊控制器2用来控制逆变电路，满足逆变并网要求的直流母线电流的同频同相。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王川川，王峰，吴谦，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34