介绍 |
| 一系列光伏(PV)的低压电力特性是非线性和时变的变化引起的大气条件。最大功率点的任务(MPP)跟踪翻译(MPPT)光伏电力系统不断优化系统,吸引光伏阵列的最大功率。近年来,网格连接光伏系统已经成为更受欢迎,因为他们不需要翻译,以确保MPPT电池备份。短时间的两种典型配置光伏系统单个或两个阶段。在两个阶段,第一个是用于提高光伏阵列的电压和跟踪最大功率;第二个允许这种力量转化为高质量的交流电压。 |
| 几个能力阶段的存在破坏了整体效率,系统的可靠性和密实度除了增加成本。单级有许多优点,如简单的拓扑结构,效率高,等等。然而,控制策略(FZZY逻辑)必须被设计为了提取最大可用功率和适当的转移从光伏阵列同时网格。在这种情况下,控制器设计中的一个重要的考虑因素是必要的。 |
| 本文的主要组件单级网格连接光伏系统是三相电压源逆变器(VSI)。通常,简单的电感L作为一个过滤器接口逆变器电源,如图1所示。LCL滤波器提供成本优势和动态自可以使用较小的电感器。然而,在发电系统中,一个拼箱过滤器可能会引起共振,这对系统的稳定性是一场灾难。因此,控制系统包括拼箱过滤器是不可避免地更加复杂。voltage-oriented控制(VOC)方法用于VSI雇佣了一个外部直流环节电压控制环和一个内部电流控制回路来实现快速的动态响应。功率流的性能很大程度上取决于应用当前的质量控制策略。本文实现的电流控制一直是一个旋转的同步参考系d,问,因为控制器可以消除稳态误差,并快速瞬态响应解耦控制。 |
| 翻译许多算法被开发出来的MPPT光伏阵列。翻译的MPPT技术,微扰和观察(P&O)的简单方法是最受欢迎的,因为它的控制结构。然而,在快速变化的大气状况的存在,翻译P&O MPPT算法可以困惑是因为它不能区分的变化引起的输出功率跟踪扰动与辐照度变化引起的。最近,改善翻译P&O MPPT算法快速变化环境条件提出了血清et al。本文以生成正确的MPP参考电压在快速变化的辐照下,翻译一个健壮的MPPT控制器提出了。在这个算法中,d-axis栅极电流分量反映电网侧和一个模糊逻辑控制器的信号错误而不是PI控制器的外电压调节器的设计,以反映变化的权力由辐照变异引起的。与这些信息,因此,该算法可以极大地减少功率损耗引起的快速气候变化条件下的动态跟踪错误。新方法的优势是由仿真和实验结果。 |
系统描述和建模 |
| 图1显示了基本结构的单级三相短光伏系统研究。该系统由光伏阵列、输入滤波电容器C,三相逆变器,输出滤波电感L,网格。光伏模块连接在串并联配置匹配所需的直流电压和额定功率。输入电容支持VSI的太阳能电池阵列电压。滤波电感器的三相脉宽调制逆变器将直流输入电压转换成一个交流正弦电压通过适当的开关信号,使输出电流与实用相电压和获得一个统一的功率因数。 |
答:太阳能电池和光伏阵列模型 |
| 光伏发电是太阳能电池的组合,连接,保护部分,支持,等等。在目前的建模,重点只是细胞。太阳能电池由一个pn结;太阳能电池的各种建模提出了在文献中。因此,最简单的太阳能电池的等效电路是电流源并联二极管。电流源的输出成正比落在主体上的光线细胞(光电流)。在黑暗中,太阳能电池不是一个活跃的设备;这是一个二极管,即。pn结。它产生电流和电压。因此,二极管决定了电池的电流-电压特性。对于本文来说,电太阳能电池的等效电路是图2所示的输出电流和太阳能电池的输出电压 |
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| 这里,Iph光电流,I0也反向饱和电流,被罩是平均电流通过二极管,n是二极管因素,q是电子电荷(q = 1.6 * 10 - 19), k是逆变器。 |
| 玻尔兹曼常数(k = 1.38 * 10−23),和T是太阳能阵列板的温度。Rs是内在的太阳能电池的串联电阻;这个值通常是非常小的。Rsh的等效并联电阻的太阳能电池阵列,和它的价值非常大。一般来说,太阳能电池的输出电流是表达的 |
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VSI模型 |
| VSI连接到电网通过L滤波器图3所示。在本节中,逆变器的动态分析模型在原来的三相abc开发框架。然后,这个模型转化为一个同步参考系。在分析三相逆变器之前,提出一些假设。三相电压是正弦和对称的,和他们的代表中描述(8),开关操作频率恒定。开关频率远高于线频率。电感L是线性和平衡。饱和是一个不需要考虑的问题。 |
| 1)整个传导损失是由三个对称电阻R,如图3所示。没有的零序电流为三线系统。 |
 (8) |
| 基于上述假设,模型VSI的静止的abc坐标系建立了 |
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| 脉冲宽度调制(PWM)输入,上述模型可以分为低收入和高频组件使用傅里叶分析。有关高频模型与逆变器的开关行为几乎被忽视。低频模型,这个模型有相同的表达(12),切换函数d *被连续负荷比例取代dk (k = 1, 3, 5)∈[0, 1],考虑得多 |
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| 指出模型(12)是时变和非线性。为了便于控制,模型可以转换成一个同步正交坐标系的旋转角频率ω的效用。timevarying转换,由(13)、正序分量的基本频率成为常数。最后,整个动态模型(14)dq坐标系中获得(12)和(13) |
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| id、智商d -和q-axis电网电流分别;νd,νq d -和q-axis电网电压,分别;dd, dq d -和qaxis责任比例。 |
3.1电流和电压控制器 |
| 根据[19],VOC策略保证快速瞬态响应和高静态性能通过内部电流控制回路。 |
答:电流控制 |
| 可以从(14),d和q之间有交叉耦合组件。然而,交叉耦合会影响监管机构的动态性能。因此,它是非常重要的两个轴解耦更好的性能。这种效应可以实现的前馈解耦控制方法。假设 |
| v理查德·道金斯= - vd+ ddv直流+ωLi问 |
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| 交叉耦合变量消除在上述模型。因此,电流id和智商都可以单独控制通过作用于输入Vd和矢量量化,分别。此外,通过使用PI-type监管机构,可以实现快速的动态响应和零稳态误差。电流调节器的图是图4所示。由于开关频率远高于线频率,采样和保持延迟被忽视。图中,kip和冢比例和积分参数,分别;我是参考电流信号,我是反馈电流。图适用于两个id和 |
| 智商循环。从图中,d的闭环传递函数,q当前循环 |
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b .电压控制 |
| 在统一的情况下功率因数(i问= 0),与前面的假设,模型中的第三个方程(14)重复 |
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| 直流电压调整的闭环传递函数,从图5中,获得具有以下形式: |
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翻译3.2 MPPT |
| 直流电压控制器是用于生产的参考当前值id电流控制器。它的目的是保持恒定的直流侧电压正常状态或在快速变化的大气条件。翻译的MPPT算法调节参考电压V∗直流根据环境条件为了保证光伏面板的操作点接近边际产量。在MPP传统P&O方法,从光伏阵列获得功率乘以光伏阵列的电压和电流,比较它与先前测量的力量。在辐照度突然增加的情况下,P&O算法增加发生反应,好像结果数组的前摄动的操作电压。下一个扰动,因此,将在相同的方向。最初假设系统已经翻译的MPPT来回摆动,这种行为的路径绘制在图6。可以看出,在一个方向上连续扰动会导致一个操作点远离实际的边际产量。这一过程持续进行直到增加辐照度减慢或结束。 |
| 翻译的MPPT控制器应用于外层循环控制直流电压的参考光伏(PV)。翻译没有光伏阵列的功率测量,提出MPPT标识正确方向的MPP处理d-axis电流反映电网侧和模糊的信号误差外循环设计只代表权力的变化由于大气条件的变化。下的鲁棒跟踪能力迅速增加和减少辐照度与光伏阵列模拟器验证实验。克服的局限性P&O方法,翻译提出的MPPT使我们能够解耦能力的变化同时增加扰动和辐照引起的变异。辐照变异估计通过使用信号误差比例积分控制器的直流电压控制。PI调节器的设计,确保零信号错误如果大气条件常数和一个常数误差信号相反的情况。因此,信号误差只反映了权力的变化引起的辐照变异。之后,为了计算总改变光伏阵列发电,d-axis电网当前的组件使用。最后,以前的扰动造成的功率的变化是通过一个简单的减法;因此,可以发现MPP的正确方向。 |
答:光伏功率计算 |
| 在同步旋转坐标系d q三相短时间的主动和被动的力量VSI给出 |
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| 假设无损的太阳能阵列和网格线之间的电力传输,瞬时有功功率的关系给出了光伏阵列和电网之间交换 |
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b信号误差外电压调节器 |
| d-axis电流的变化一个周期采样Te照射下所表达的变化是以下: |
 (28) |
| Δiv(k)的改变是d-axis当前组件跟踪造成的扰动,和ΔiA¯害怕一个½¯害怕一个½(k)是d-axis电流分量的变化改变辐照引起的图7。因此,直流母线电压控制回路下改变辐照可以建模的框图,图8所示,在当前光伏阵列的输入扰动。在这种情况下,错误 |
| 参考电压之间的V *直流和V电压测量直流如下: |
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| 计算信号错误,我们使用拉普拉斯变换的终值定理。根据这个定理,只要ε(s) |
| 没有任何波兰人在复平面的右半部分,除了s = 0,然后呢 |
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| 翻译提出的MPPT的流程图是图9所示。第一步是设置一个固定电压的值是0.8倍的光伏阵列开路电压。然后,光伏阵列的瞬时电压和d-axis栅极电流测量组件使用保存的以前的电压和电流,以计算Δid和ΔVdc的差值。之后,ΔiG和ΔiV计算通过使用(35)和(28),分别。根据这些信息,两个增量计算。第一IncV光伏阵列电压时将使用远离MPP电压和第二IncG当辐照度改变最初存在和光伏阵列的电压等于MPP的电压。在接下来的测试中,如果abs(ΔiV)大于0(造成的力量改变以前的跟踪扰动不同于零),光伏阵列的参考电压是由IncV添加到先前的参考电压(IncV可以积极的或 |
造型的案例研究和仿真结果 |
| 从以上仿真结果我们可以确定瞬时效率与翻译修改MPPT使用模糊控制器,光伏系统电压与翻译修改MPPT和理论MPP电压在一个梯形辐照概要和光伏阵列发电在梯形辐照概要使用翻译古典P&O MPPT方法,理论MPP权力相比有所改善。 |
| 模糊逻辑控制电路实现在实验室垫下面的图所示。 |
| 本节介绍了古典P&O和该方法的仿真结果来验证控制方案的性能。使用MATLAB / SIMULINK进行了计算机模拟仿真方案。的完整图控制方法和调制图10所示。太阳能光伏模块的特点,用于光伏阵列模型的仿真和实验。60模块提供60 W的名义上的最高权力和21.1 - v开路电压的照射1千瓦/ m2和一个环境温度25一个¢¦C。翻译比较的性能提出MPPT方法与P&O方法,模拟配置完全相同的条件下比较表演。模拟由十个系列的光伏阵列模块连接。翻译使用的采样周期MPPT算法选为0.2 s, Inc1 = 0.5 V的电压增量和装置= 0.1 V。为了验证快速变化的辐射的影响,使用了一个辐照斜坡变化。一个20多岁的时期选择了增加和减少坡道。这辐照改变从200 W / m2,停在1000 W / m2,在这个层次上等待20年代,减少再次回到200 W / m2以一个恒定的斜率。 The temperature is considered constant during the simulation. |
结论 |
| 为了避免可能的错误翻译古典MPPT算法的PI控制由于快速变化的辐照,本文基于模糊MPPT-SRF配置一个鹿的发电光伏系统逆变器基于Voltage-Oriented翻译提出了一种改进的MPPT控制的控制器。我们的控制计划使用d-axis栅极电流分量的信号误差模糊外电压调节器。翻译这个MPPT方法允许一个区分增量扰动的贡献和辐照功率变化的变化,因此识别MPP的正确方向。仿真和实验结果,迅速增加和减少辐照度下的鲁棒跟踪能力已经得到证实。此外,输出功率损失造成的动态跟踪误差大大降低,尤其是在快速变化的辐照。我们提出的模糊控制器实现改善波形状在交流电压和功率因数也保持团结。 |
数据乍一看 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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| 图6 |
图7 |
图8 |
图9 |
图10 |
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| 图11 |
图12 |
图13 |
图14 |
图15 |
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| 图16 |
图17 |
图18 |
图19 |
图20 |
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| 图21 |
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引用 |
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