最大功率点跟踪三相光伏发电系统控制器技术方案

本发明专利技术公开一种最大功率点跟踪三相光伏发电系统控制器，该控制器主要是由BOOST型DC/DC变换电路、三相逆变电路、控制电路和电源电路构成；本发明专利技术技术方案采用变结构模糊控制的方法应用于光伏发电的MPPT，能够提高稳态跟踪精度，该方法在光照变化和温度变化时能有效实现最大功率点跟踪。变结构模糊控制是针对不同的工作状态设计不同的子模糊控制器，每个子模糊控制器的论域范围、控制规则、参数等均不相同，并将其组成一个变结构模糊控制器，因此在系统运行时总能有一个子模糊控制器使其达到最佳的控制品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种最大功率点跟踪三相光伏发电系统控制器，属于光伏发电电流、电压转换控制领域。
技术介绍
当今社会能源危机与环境污染并存，且日益严重，世界各国都在积极寻找新能源来确保社会、经济、环境的可持续发展，其中的太阳能以其洁净、无污染、取之不尽、用之不竭等优点吸引了人们的瞩目。根据欧洲联合研究中心(JRC)预测，在未来世界能源结构中，太阳能光伏发电占据着重要地位，将成为未来世界能源的主体。但是我国的光伏产业与世界差距还较大，相关技术水平较低。光伏阵列的输出具有很强的非线性特性，并且输出收到光照強度、环境温度和负载等因素的影响。在不同的光照強度和环境温度条件下，光伏阵列可以工作在不同的输出电压，但是只在某ー个输出电压值时，其输出功率才是最大的。为了保证光伏阵列输出功率最大化，提高整个系统效率，就要求光伏阵列的输出时刻在最大功率点附近。在光伏发电系统中，逆变器是核心部件之一，它的技术的优劣直接影响输出电能的质量、系统的整体效率和负载的寿命。因此光伏发电系统中逆变器的控制策略研究是关键技术之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提高光伏阵列光电转换利用效率问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供ー种最大功率点跟踪三相光伏发电系统控制器，该控制器主要是由BOOST型DC/DC变换电路、三相逆变电路、控制电路和电源电路构成；所述BOOST型DC/DC变换电路用于采集光伏阵列的实时电流和电压信号，并将该信号传输给所述控制电路；所述控制电路根据光伏阵列的实时电流和电压信号，结合三相交流电压反馈信号，采用变结构模糊控制算法和SVPWM控制算法，为所述三相逆变电路发送驱动脉冲信号；所述三相逆变电路在所述控制电路发送的驱动脉冲信号的驱动下，将光伏阵列直流电压转换为三相交流电压。进ー步，所述变结构模糊控制算法在变结构模糊控制器内进行运算，该变结构模糊控制器内设置有ー个特征识别器，该特征识别器根据光伏发电系统的偏差、偏差变化率信息将光伏发电系统切换到不同的子模糊控制器；每个子模糊控制器的论域范围、控制规贝IJ、參数均不相同。进ー步，所述控制电路是由输入输出信号处理电路和DSP控制器组成，所述电源电路为该控制电路供电。进ー步，所述三相逆变电路是由三相逆变桥和LC滤波电路组成。本专利技术的有益效果在干、I、本专利技术技术方案采用变结构模糊控制的方法应用于光伏发电的MPPT，能够提高稳态跟踪精度，该方法在光照变化和温度变化时能有效实现最大功率点跟踪。变结构模糊控制是针对不同的工作状态设计不同的子模糊控制器，每个子模糊控制器的论域范围、控制规则、參数等均不相同，并将其组成ー个变结构模糊控制器，因此在系统运行时总能有一个子模糊控制器使其达到最佳的控制品质。2、本专利技术变结构模糊控制的MPPT的关键在于对光伏阵列特征性曲线不同的区段采用不同的模糊控制规则与隶属度函数来加快系统对外界环境变化的响应速度和減少最大功率点附近的波动，使光伏阵列所处外部环境发生变化时可始终快速跟踪到最大功率点，有效消除光伏发电系统在最大功率点附近的振荡；变结构模糊控制的MPPT与常规MPPT算法、恒定电压法、扰动观测法、増量电导法、直线近似法、最优梯度法、实际测量法等控制方法相比，不仅具有良好的动态性能，且能減少在稳态时的功率振荡，具有更好的稳态精度。3、本专利技术的输出控制核心之一——逆变器采用输出电压反馈闭环PI调节控制和SVPWM的方式，能使光伏发电系统的输出具有较好的动态、稳态性能。动态性能是指当系统 突然増加、较少负载或者输入电压发生变化时系统达到稳态的调整时间和输出的超调量；稳态性能指稳定运行时系统的输出电压波形质量，通常以波形的总谐波畸变率为衡量的标准。空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略是根据逆变器空间电压或电流矢量切换来控制逆变器的一种新颖的控制策略。该方法能降低开关损耗，输出电压波形的总谐波畸变率低，具有直流电压利用率高、动态响应快等优点。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细描述。附图说明图I是本专利技术三相光伏发电系统控制器总电路原理图；图2是本专利技术三相光伏发电系统控制器的BOOST型DC/DC变换电路原理图；图3是本专利技术三相光伏发电系统控制器的三相逆变电路原理图；图4是本专利技术三相光伏发电系统控制器的控制电路示意图；图5是本专利技术三相光伏发电系统控制器的变结构模糊控制系统示意图；图6是本专利技术控制器主程序流程图；图7是本专利技术控制器MPPT子程序流程图；图8是本专利技术控制器SVPMW控制程序流程图。附图标记注释I BOOST型DC/DC变换电路；2 DC/AC逆变电路；3三相逆变桥；4 LC滤波电路。具体实施例方式图I是本专利技术三相光伏发电系统控制器总电路原理图，本专利技术控制器主要是由BOOST型DC/DC变换电路I、DC/AC逆变电路2、控制电路和电源电路构成；其中BOOST型DC/DC变换电路I信号采集端连接光伏阵列，其输出端连接DC/AC逆变电路2的直流端，该DC/AC逆变电路2的交流端与负载连接；所述BOOST型DC/DC变换电路用于采集光伏阵列的实时电流和电压信号，并将该信号传输给所述控制电路；所述控制电路根据光伏阵列的实时电流和电压信号，结合三相交流电压反馈信号，采用变结构模糊控制算法和SVP丽控制算法，为所述三相逆变电路发送驱动脉冲信号；所述三相逆变电路在所述控制电路发送的驱动脉冲信号的驱动下，将光伏阵列直流电压转换为三相交流电压；所述电源电路为该控制电路供电。图2是本专利技术三相光伏发电系统控制器的BOOST型DC/DC变换电路原理图，该电路主要采集光伏阵列上的实时电流和电压信号，经整流、滤波后给变结构模糊控制器输入变量，所述变结构模糊控制器的变结构模糊控制针对不同的工作状态设计不同的子模糊控制器，所述每个子模糊控制器的论域范围、控制规则、參数等均不相同，并将其组成ー个变结构模糊控制器，因此在光伏发电系统运行时总能有ー个子模糊控制器使其达到最佳的控制品质。在变结构模糊控制器内设置有ー个特征识别器，井根据系统的偏差、偏差变化率等相关特征信息将系统切換到不同的子模糊控制器。所述变结构模糊控制器的系统示意图如图5所示。如图3和图4所示，本专利技术控制器中的三相逆变器主要由三相逆变桥3和与三相逆变桥臂连接的LC滤波电路4构成；所述控制电路是由输入输出信号处理电路和DSP控制器组成；光伏阵列经BOOST型DC/DC变换电路采集的实时光伏电压Ipv和电流Vpv发送给输入输出信号处理电路，同时采集到的直流母线电压信号Vdc也发送给输入输出信号处理电路，该输入输出信号处理电路再把上述信号DSP控制器，该DSP控制器经变结构模糊控制运算后，给BOOST型DC/DC变换电路中的开关器件MOSFET发送驱动脉冲信号，从而改变PWM脉冲的占空比将其作用于开关器件MOSFET上，控制光伏阵列的输出电压，进而控制其输出功率。所述输入输出信号处理电路采集到的三相电压信号处理后发送DSP控制器，在经SVPWM控制策略运算后，发送驱动脉冲信号给三相逆变电路；该三相逆变器采用输出电压反馈闭环PI调节控制和SVPWM的方式，能使光伏发电系统的输出具有较好的动态、稳态性能。动态性能是指当系统突然増加、较少负载或者输入电压发生变化时系统达到稳态的调整时间和输出的超调量；稳态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种最大功率点跟踪三相光伏发电系统控制器，其特征在于，该控制器主要是由BOOST型DC/DC变换电路、三相逆变电路、控制电路和电源电路构成； 所述BOOST型DC/DC变换电路用于采集光伏阵列的实时电流和电压信号，并将该信号传输给所述控制电路； 所述控制电路根据光伏阵列的实时电流和电压信号，结合三相交流电压反馈信号，采用变结构模糊控制算法和SVPWM控制算法，为所述三相逆变电路发送驱动脉冲信号； 所述三相逆变电路在所述控制电路发送的驱动脉冲信号的驱动下，将光伏阵列直流电压转换为三相交流电压。2.根据权利要求I所述最大功率点跟踪三相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，袁越，李畸勇，赵扶剑，
申请(专利权)人：河海大学，孟州卓伦光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：