一种大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法技术方案

本发明专利技术公开了一种大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法，具备宽光照范围内运行、弃光少、出水量大、易冗余且可靠性高等优点的大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法。本发明专利技术的有益效果在于适用于大功率光伏水泵提水系统，通过采用小功率光伏水泵单元冗余匹配分担大功率光伏阵列功率输出的方式，确保系统在光照强度较低情况下仍然可实现提水，从而提高系统运行效率以及对太阳能的利用率，尽可能减少甚至避免弃光情况的发生。此外，采用出水量优化控制算法，确保系统在不同工况下均保持出水量最大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种大功率光伏水累系统群控出水量最大化控制算法。
技术介绍
光伏水累系统利用太阳能作为能源输入，可不依赖于电网而独立工作，将该系统 应用于那些阳光资源丰富又远离大电网的边远地区，可很好地解决当地生活用水及农牧业 用水问题。而对于农业灌概等用水需求大及地下水埋深的情况，往往需要采用大功率光伏 水累系统才能满足需求。在大功率光伏水累系统中，为获得所需电压和功率等级，一般采用 太阳能电池串并联组合而成的光伏阵列提供直流电，电力变换装置采用单一功率单元结构 或多功率单元结构。采用单一功率单元系统结构如图1所示，系统采用光伏阵列1供电，配 备一个与之功率相匹配的变频器2作为电力变换装置，驱动同一功率等级电机W带动光伏 水累3提取地下水。该一系统的优点是系统配置结构简洁，控制方式简单，仅由变频器自身 即可完成系统的自动运行控制。然而，该一系统结构也存在W下不足；1)弃光严重。由于系 统功率等级高，系统需要较大功率来克服自身电机及水累空载运行转矩。由于采用大功率 变频器作为电力变换装置，变频器中高功率等级功率器件W及变压器损耗较大。该样，在光 照较低时，会出现由于光伏阵列输出功率不足W克服光伏水累启动转矩，而使系统停止工 作，产生弃光现象，单元功率等级越高弃光越严重。2)出水量不高；受弃光影响，系统仅在 光照强时段内运行提水，该就造成系统对光照强度过于依赖，系统出水量低。3)冗余性差。 采用单一电力变换装置的大功率光伏水累系统结构，在所需功率等级发生变化时，变频器、 光伏水累及驱动电机需要随之改变W匹配功率等级需求。一旦功率等级需求发生变化，系 统电力变换装置W及水累都须重新设计，系统扩展性较弱。4)可靠性不高。由于该系统采 用单一变频器和光伏水累结构，只要中间某一环节出现故障，系统就不得不停止工作。如其 中的变频器、水累电机或水累，任何一个部件损坏都将致使系统无法运行，系统停止供水。 对于采用多功率单元光伏水累系统，为在不同光照条件下获得光伏阵列最大功率 输出，单元变频器一般带有光伏阵列最大功率跟踪功能，通过对光伏阵列输出电压控制，使 系统在不同光照条件下实现最大功率运行。然而，若系统所有单元均同时工作且进行最大 功率跟踪，即每个单元都对光伏阵列电压进行调节W使本单元实现对光伏阵列的最大功率 跟踪，该可能会导致光伏阵列输出电压波动大，甚至引起整个系统的失稳。另外，在光照较 弱情况下，所有单元同时工作会导致光伏阵列输出功率主要用于克服单元的自身损耗，无 法提水，产生弃光现象，系统出水量少。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种大功率光伏水累系统群控出水量最大化控 制算法，弃光少、出水量大、冗余性好且可靠性高，可通过简单增减功率单元的方式来满足 不同功率等级需求，系统可在宽范围光照条件下工作，在某个单元出现故障时，系统仍可完 成提水工作。而且，通过出水量优化控制算法，系统在不同功率条件下均可实现出水量最 大，确保系统高效运行，极大提高系统提水量。 本专利技术是通过W下技术方案来实现的。 一种大功率光伏水累系统群控出水量最大化控制算法，步骤包括： (1)确定k光伏水累运行台数的最小运行数kmi。和最大运行数量k [000引似计算iw障况下Q PV系统出水量； 做在kmin基础上增加单元个数k直至k max,计算此时的Qpv并和前一次Q PV进行对 比； (4)找到Qpv最大时所对应的k ; (5)大功率光伏水累系统根据（4)获得的k进行控制。[001引进一步地，上述kmin、kmax的确定是根据k k《k max，【主权项】1. ，其特征在于，步骤包括： (1) 确定k光伏水泵运行台数的最小运行数kmin和最大运行数量k max; (2) 计算kj青况下Qpv系统出水量； (3) 在kmin基础上增加单元个数k直至k max，计算此时的Qpv并和前一次Q pv进行对比； (4) 找到Qpv最大时所对应的k ; (5) 大功率光伏水泵系统根据（4)获得的k进行控制。2. 根据权利要求1所述的大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法，其特征在 于，上述kmin、k max的确定是根据和floor分别表示向上和向下取整，Ppv为光伏阵列输出功率，P s为单个水泵输出约束功率， Pmin为单个水泵输出最低功率。3. 根据权利要求2所述的大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法，其特征在 于，水泵转速η与单个水泵功率Pu三次方成正比即n = f (Pu)，确定水泵最低转速11_。4. 根据权利要求3所述的大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法，其特征在 于，nmin= max (n minl, nmin2)，nminl= 0· 6n mp，^为水泵额定转速；n min2为水泵实际运行最小扬 程对应的最低转速。【专利摘要】本专利技术公开了，具备宽光照范围内运行、弃光少、出水量大、易冗余且可靠性高等优点的大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法。本专利技术的有益效果在于适用于大功率光伏水泵提水系统，通过采用小功率光伏水泵单元冗余匹配分担大功率光伏阵列功率输出的方式，确保系统在光照强度较低情况下仍然可实现提水，从而提高系统运行效率以及对太阳能的利用率，尽可能减少甚至避免弃光情况的发生。此外，采用出水量优化控制算法，确保系统在不同工况下均保持出水量最大。【IPC分类】F04D15-00【公开号】CN104533806【申请号】CN201410612623【专利技术人】赖纪东, 苏建徽, 汪海宁, 张国荣, 杜燕 【申请人】合肥工业大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年11月4日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率光伏水泵系统群控出水量最大化控制算法，其特征在于，步骤包括：(1)确定k光伏水泵运行台数的最小运行数kmin和最大运行数量kmax；(2)计算kmin情况下Qpv系统出水量；(3)在kmin基础上增加单元个数k直至kmax，计算此时的Qpv并和前一次Qpv进行对比；(4)找到Qpv最大时所对应的k；(5)大功率光伏水泵系统根据(4)获得的k进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纪东，苏建徽，汪海宁，张国荣，杜燕，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34