一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法技术方案

一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，用一个DC/DC直流变换电路实现系统最大功率的分时跟踪。主要是以BP神经网络对风速和光照强度的预测值为依据，当预测到光照强度将要发生较大变化时，系统开始跟踪光伏发电系统。同理，若风速将要发生较大变化时，系统切换跟踪目标。整个运行过程中为避免切换频率过高，影响系统稳定性，依据风速和光照强度的预测值与仿真模型确定切换跟踪目标时的最小判定值，防止误动。结构简单，既可以实现最大功率的分时跟踪功能又能降低成本。使系统输出稳定，实现资源优化配置。

【技术实现步骤摘要】
一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法
本专利技术涉及一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，特别是实现用一个DC/DC直流变换电路分时跟踪风力和光伏发电系统的最大功率的方法。
技术介绍
近年来，随着工业的快速发展，人类对于能源的需求量不断增加。而化石和矿物能源的过度开采与利用势必会造成能源枯竭、破坏生态环境。加速清洁能源的普及与推广，已成为世界各国实行可持续发展道路的必然选择。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性。在初始阶段，风光互补发电系统只是简单的将风力发电系统和光伏发电系统进行了组合。在此结构中风力发电系统经过AC/DC整流电路与DC/DC直流变换电路后连接到直流母线上，光伏发电系统经DC/DC直流变换电路升压后并联到直流母线上。但是其成本较高。随着电力电子技术、智能控制的高速发展以及诸多学者对风光互补发电技术的深入研究，很多先进的最大功率跟踪方法已日臻完善。太阳能、风能易受到天气变化、光照强度变化等因素的影响，具有波动性、间歇性等特点。当自然条件变化时，系统的输出功率也会随之变化。在使用一个DC/DC直流变换电路的风光互补发电系统中，适宜的最大功率跟踪方法至关重要，既可以降低成本又能实现最大功率跟踪(MPPT)功能。保证系统稳定输出，达到资源最优化配置。
技术实现思路
本专利技术的目的是用一个DC/DC直流变换电路分时跟踪风力和光伏发电系统的最大功率。本专利技术是一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，风力发电与光伏发电两个子系统共用一个DC/DC直流变换电路，其步骤为：步骤1：在系统正常运行的情况下，采集风力发电系统的输出电流iw、光伏发电系统的输出电流is、二者并联后的输出电压E、系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U0。检测风机的转速ω。根据采集到风力和光伏发电系统的输出电压和输出电流计算输出功率变化量ΔPw＝Pk-Pk-1、ΔPs＝Pk-Pk-1,其中Pk、Pk-1表示第k秒和第k-1秒时的输出功率。计算风机的转速变化量Δω＝ωk-ωk-1,其中ωk、ωk-1表示第k秒和第k-1秒时的风机转速。计算输出电压的变化量ΔU0＝Uk-Uk-1,其中Uk、Uk-1表示第k秒和第k-1秒时系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；步骤2：由风力发电MPPT跟踪方法得到风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Dw[k]；同理，能够得到光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Ds[k]；步骤3：跟踪风力发电系统：计算并检测dPw/dω值的变化，若dPw/dω＝0，即风力发电系统达到最大功率；用BP(BackPropagation)神经网络预测风速值并计算风速的变化量|ΔSk|＝Sk-Sk-1，单位为m/s，其中Sk、Sk-1表示第k秒和第k-1秒时风速预测值；本专利技术主要依据风速的预测值及仿真模型确定跟踪风力发电系统时的最小判定值ΔSmin,若在某一秒开始，风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)当dPw/dω＝0且|ΔSk|>ΔSmin，说明下一秒风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪风力发电系统；占空比输出选择器输出Dw[k]；(2)当dPw/dω＝0且|ΔSk|<ΔSmin，说明下一秒风速的变化不会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则不继续跟踪风力发电系统；切换跟踪目标，占空比输出选择器开始输出Ds[k]；步骤4：跟踪光伏发电系统：计算并检测dPs/dU0值的变化，若dPs/dU0＝0，光伏发电系统达到最大功率；用BP(BackPropagation)神经网络预测并计算光照强度的变化值|ΔLk|＝Lk-Lk-1，其中Lk、Lk-1表示第k秒和第k-1秒时光照强度预测值。本专利技术主要依据光照强度的预测值及仿真模型确定系统跟踪光伏发电系统时的最小判定值ΔLmin，若在某一秒开始，光照强度的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)若dPs/dU0＝0且|ΔLk|>ΔLmin，说明在下一秒光照强度的变化会对光伏发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪光伏发电系统，占空比输出选择器输出Ds[k]；(2)若dPs/dU0＝0且|ΔLk|<ΔLmin，则返回步骤3；步骤5：用占空比输出选择器输出的Dw[k]或Ds[k]调整风光互补发电系统的输出电压：(1)当跟踪风力发电子系统时，用Dw[k]调整风光互补发电系统的输出电压：(2)当跟踪光伏发电子系统时，用Ds[k]调整风光互补发电系统的输出电压：其中：U0表示系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；E表示风力发电与光伏发电并联后的输出电压；Dw[k]表示风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比；Ds[k]表示光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比；由以上步骤可以实现用一个DC/DC直流变换电路分时跟踪风力、光伏发电系统的输出功率，使风光互补发电系统工作在最大功率点。本专利技术的有益之处在于：在使用一个DC/DC直流变换电路的风光互补发电系统中，实现了适宜的最大功率跟踪，既可以降低成本又能实现最大功率跟踪(MPPT)功能，保证系统稳定输出，达到资源最优化配置，而且结构简单，降低了成本。附图说明图1是风光互补发电系统结构图，图2是最大功率分时跟踪方法原理框图，图3是最大功率分时跟踪方法流程图。具体实施方式本专利技术是一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，如图1所示，风力发电与光伏发电两个子系统共用一个DC/DC直流变换电路，其步骤为：步骤1：在系统正常运行的情况下，采集风力发电系统的输出电流iw、光伏发电系统的输出电流is、二者并联后的输出电压E、系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U0。检测风机的转速ω。根据采集到风力和光伏发电系统的输出电压和输出电流计算输出功率变化量ΔPw＝Pk-Pk-1、ΔPs＝Pk-Pk-1,其中Pk、Pk-1表示第k秒和第k-1秒时的输出功率。计算风机的转速变化量Δω＝ωk-ωk-1,其中ωk、ωk-1表示第k秒和第k-1秒时的风机转速。计算输出电压的变化量ΔU0＝Uk-Uk-1,其中Uk、Uk-1表示第k秒和第k-1秒时系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；步骤2：由风力发电MPPT跟踪方法得到风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Dw[k]；同理，能够得到光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Ds[k]；步骤3：跟踪风力发电系统：计算并检测dPw/dω值的变化，若dPw/dω＝0，即风力发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测风速值并计算风速的变化量|ΔSk|＝Sk-Sk-1，单位为m/s，其中Sk、Sk-1表示第k秒和第k-1秒时风速预测值；本专利技术主要依据对风速的预测值及仿真模型确定跟踪风力发电系统时的最小判定值ΔSmin,若在某一秒开始，风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒时的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)当dPw/dω＝0且|ΔSk|>ΔSmin，说明在下一秒风速的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，风力发电与光伏发电两个子系统共用一个DC/DC直流变换电路，其特征在于，其步骤为：步骤1：在系统正常运行的情况下，采集风力发电系统的输出电流iw、光伏发电系统的输出电流is、二者并联后的输出电压E、系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U0。检测风机的转速ω。根据采集到风力和光伏发电系统的输出电压和输出电流计算输出功率变化量△Pw＝Pk‑Pk‑1、△Ps＝Pk‑Pk‑1,其中Pk、Pk‑1表示第k秒和第k‑1秒时的输出功率。计算风机的转速变化量△ω＝ωk‑ωk‑1,其中ωk、ωk‑1表示第k秒和第k‑1秒时的风机转速。计算输出电压的变化量△U0＝Uk‑Uk‑1,其中Uk、Uk‑1表示第k秒和第k‑1秒时系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；步骤2：由风力发电MPPT控制方法得到风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Dw[k]；同理，能够得到光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Ds[k]；步骤3：跟踪风力发电系统：计算并检测dPw/dω值的变化，若dPw/dω＝0，即风力发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测风速值并计算风速的变化量|△Sk|＝Sk‑Sk‑1，单位为m/s，其中Sk、Sk‑1表示第k秒和第k‑1秒时风速预测值；本专利技术依据对风速的预测值及仿真模型确定跟踪风力发电系统时的最小判定值△Smin，若在某一秒开始，风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)当dPw/dω＝0且|△Sk|>△Smin，说明在下一秒风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪风力发电系统；占空比输出选择器输出Dw[k]；(2)当dPw/dω＝0且|△Sk|<△Smin，说明下一秒风速的变化不会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则不继续跟踪风力发电系统；切换跟踪目标，占空比输出选择器开始输出Ds[k]；步骤4：跟踪光伏发电系统：计算并检测dPs/dU0值的变化，若dPs/dU0＝0，光伏发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测并计算光照强度的变化量|△Lk|＝Lk‑Lk‑1，其中Lk、Lk‑1表示第k秒和第k‑1秒时光照强度预测值。本专利技术依据对光照强度的预测值及仿真模型确定跟踪光伏发电系统时的最小判定值△Lmin，若在某一秒开始，光照强度的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)若dPs/dU0＝0且|△Lk|>△Lmin，说明在下一秒光照强度的变化会对光伏发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪光伏发电系统，占空比输出选择器输出Ds[k]；(2)若dPs/dU0＝0且|△Lk|<△Lmin，则返回步骤3；步骤5：用占空比输出选择器输出的Dw[k]或Ds[k]调整风光互补发电系统的输出电压：(1)当跟踪风力发电子系统时，用Dw[k]调整风光互补发电系统的输出电压：...

【技术特征摘要】
1.一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，风力发电与光伏发电两个子系统共用一个DC/DC直流变换电路，其特征在于，其步骤为：步骤1：在系统正常运行的情况下，采集风力发电系统的输出电流iw、光伏发电系统的输出电流is、二者并联后的输出电压E、系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U0。检测风机的转速ω。根据采集到风力和光伏发电系统的输出电压和输出电流计算输出功率变化量△Pw＝Pk-Pk-1、△Ps＝Pk-Pk-1,其中Pk、Pk-1表示第k秒和第k-1秒时的输出功率。计算风机的转速变化量△ω＝ωk-ωk-1,其中ωk、ωk-1表示第k秒和第k-1秒时的风机转速。计算输出电压的变化量△U0＝Uk-Uk-1,其中Uk、Uk-1表示第k秒和第k-1秒时系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；步骤2：由风力发电MPPT控制方法得到风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Dw[k]；同理，能够得到光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Ds[k]；步骤3：跟踪风力发电系统：计算并检测dPw/dω值的变化，若dPw/dω＝0，即风力发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测风速值并计算风速的变化量|△Sk|＝Sk-Sk-1，单位为m/s，其中Sk、Sk-1表示第k秒和第k-1秒时风速预测值；本发明依据对风速的预测值及仿真模型确定跟踪风力发电系统时的最小判定值△Smin，若在某一秒开始，风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)当dPw/dω＝0且|△Sk|>△Smin，说明在下一秒风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪风力发电系统；占空比输出选择器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴贵，李源启，王海亮，杨维满，马平，郭群，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62