Buck/Boost变换器的MPPT并网直流电压控制

N.M.Jothiswaroopan¹, A.R.M.Sasidhar²

印度泰米尔纳德邦金奈RMK工程学院EEE系教授
PG学生[PED]，系。EEE, RMK工程学院，金奈，泰米尔纳德邦，印度

摘要

本课题是基于Buck-Boost变换器的MPPT并网直流电压控制。太阳能电池板有助于感知电压和功率额定值，并采用MPPT模糊控制方法，将功率和电流作为变量进行电压控制和调节。它计算温度，即物理信号值。该方案可以在基本直流电压水平的基础上，通过Buck-Boost过程同时满足正向和反向两种工作模式。正弦脉冲宽度调制(SPWM)被用作逆变器工作的脉冲。升压转换器的开关在120*模式下操作，以控制它们之间的短路。占空比有助于通过改变产生脉冲的频率(在时间周期方面)来控制电流失真。它有助于保持直流电网的恒压。仿真工作用于验证输出。所使用的软件是MATLAB。

关键字

太阳能电池板，MPPT模糊控制，降压/升压转换器

介绍

一般情况下，光伏组件产生直流电压和电流。交流电压和电流是向电网供电所必需的。要将直流转换为交流，需要使用逆变器。光伏阵列在工作点附近的最大功率点(MPP)充电，并采用MPP跟踪算法。如果工作点不是MPP，则不是所有可能的电力都被馈送到电网。为了克服直流电网的高电压水平，太阳能电池板可用作产生直流电压的两个组成部分，即功率和电流。采用模糊最优级(MPPT模糊)对该技术进行控制。为了在直流电网中保持电压恒定，需要进行Buck/Boost操作。最大和最小电压水平是变化的源的整个功能的管理电压调节接近电网对负载，反之亦然。

最大功率点跟踪

为了从太阳能电池阵列获得最大功率，提出了MPPT算法。MPP的开发工作已经开始了十多年。MPPT算法的难度、效率范围、结速、跟踪精度随技术的不同而不同。系统有不同的实现方法;其中采用了模糊逻辑控制。利用光伏组件计算基于容量辐照度和温度的MPP需要采用IMPP和VMPP技术。它的缺点是:生产所需的光伏阵列模型及其必要性，有时难以获得更多的读数。MPP在各种大气环境下被完美地跟踪。

模糊逻辑控制

模糊逻辑控制的应用是近十年来的趋势，因为它可以压缩不精确的输入，不需要精确的数学形式，可以切换非线性。微控制器也有助于模糊逻辑控制的普及。模糊逻辑包括模糊化、推理系统和去模糊化三个阶段。模糊化是指根据特定集合的隶属度将数字清晰输入转换为语言变量的过程。隶属函数(如图1所示)用于将等级与每个语言术语关联起来。使用的隶属函数的数量取决于控制器的正确性，但通常在5到7之间变化。图中使用了7个模糊等级:NB (Negative Big)、NM (Negative Medium)、NS (Negative Small)、ZE (Zero)、PS (Positive Small)、PM (Positive Medium)和PB (Positive Big)。值a、b和c基于数值变量的范围值。在某些情况下，成员函数不那么对称，甚至为应用程序优化，以获得更好的精度。

模糊控制器的输入通常是一个误差E和误差的变化量Del E。设计者可以选择误差，但通常选择DelP, DelV，因为它在MPP处为零。则E和DelE提供如下:

(1）

（2）

BUCK-BOOST转换器

提供了带降压/升压转换器的单相和三相双向逆变器，以及用于直流配电应用的最大功率点跟踪器(MPPTs)。在直流配电系统中，需要一个双向逆变器来控制直流母线与交流电网之间的潮流，为了将直流母线调节到一定的电压范围内，由降压和升压变换器组成MPPT拓扑，使其在直流母线电压380v左右工作，从而减小其跟随的逆变器的电压应力。

结果与讨论

在两种不同的相中进行了模拟分别是单相系统和三相系统。以下是在单相和三相系统中模拟的两个输出。

对于单相系统

在这个过程中，温度变化发生在8到40之间的电压。通过输入源产生的电压为23V，该电压被升压并保持直流电网电压为85V。负载附近产生的电压和电流分别为±80V和±8A。以下是单相系统的仿真结果。

以下输出以Voltage rating和Current为y轴，以Time period为x轴。

用于三相模拟

下面设计了跨电源、电网和负载的各种类型的电压波形。使用不同的输入源，网格生成的输出保持不变。

结论

对直流电网恒压维护的运行进行了研究。利用MPPT算法，通过对电网电压等幅值的功率和电流参数进行管理，研究了模糊控制方法。占空比随时间的变化而变化，以减少开关之间的短路。

参考文献

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