[发明专利]基于RT-LAB的光伏最大功率点跟踪控制模拟方法

说明书

技术领域

本申请涉及分布式光伏领域，特别是涉及一种基于RT-LAB的光伏最大功率点跟踪控制模拟及实验验证方法。

背景技术

煤炭、石油等不可再生能源的大量消耗带来了资源枯竭、环境污染、温室效应等重大问题。开发和利用可再生能源具有十分重要的意义。太阳能是一种可再生清洁能源，光伏并网发电是太阳能利用的一种重要方式。

光伏电池的输出随外界环境不断变化，为了充分利用太阳光资源，在并网前必须进行最大功率点跟踪(MPPT)及逆变控制，由系统的两级变换器完成。前级DC/DC变换器用Boost变换器实现光伏电池的MPPT控制，后级DC/AC变换器采用全桥逆变器逆变后并入电网，逆变器采用电压电流双闭环控制算法。

如何快速有效的实现最大功率点跟踪(MPPT)是光伏发电系统中的关键问题，目前针对MPPT控制器的研究大都采用MATLAB/Simulink搭建模型进行纯数字仿真，也有采用硬件搭建模拟光伏发电系统模型进行纯物理模拟，验证控制器算法的优劣。纯数字模拟虽然具备操作简单，参数可变等优点，但是其准确性不及纯物理模拟，且很多实际物理现象无法模拟；纯物理模拟虽然直观、真实、可信，但是其可操作性不强，灵活性不足，无法对实际系统进行充分地模拟研究。

亦有文献结合RT-LAB半实物仿真技术和光伏MPPT的特点进行过数模混合仿真探索，然而未有文献对比不同MPPT算法，研究其适用性和优劣性。

发明内容

有鉴于此，本申请涉及提供一种基于RT-LAB的光伏最大功率点跟踪控制模拟方法，包括：基于RT-LAB的半实物实时仿真平台搭建及光伏MPPT算法在该平台上的控制模拟和试验验证。

为了实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

步骤S1，分析分布式光伏输出特性，分布式光伏输出特性首先选取特定光伏电池进行参数模拟，并进一步考虑电池温度变化时，光照强度变化时分布式光伏输出电压电流变化情况；

步骤S2，对典型最大功率点跟踪(MPPT)算法进行对比分析，包括扰动观察法和电导增量法，研究算法实现流程，分析控制算法优劣；

步骤S3，研究一种改进的MPPT算法，基于|(dP/dV)/P|的扰动观察法，该算法需根据光伏输出特性设定不同步长ΔD_max、ΔD_mid、ΔD_min，对步长改变的边界条件进行计算，分别计算x_max及x_min与|(dP/dV)/p|值进行对比，从而判断不同情况下的步长值；

步骤S4，对改进MPPT算法及传统的MPPT算法进行MATLAB仿真，对比分析三种算法的离线仿真特性，包括系统跟踪至最大功率点所需的跟踪时间，达到最大功率点时的稳定性，光照强度及电池温度变化时系统跟踪速度，达到新的最大功率点时的稳定性；

步骤S5，分析RT-LAB半实物仿真平台的系统构建，建模规范及仿真实现过程；

步骤S6，选择相应控制器对三种MPPT算法进行实物控制器设计，采用以freescale公司的MC56F8257芯片为核心器件的控制电路，利用实时调试工具FreeMASTER1.4和示波器完成软件调试，程序设计上采用以主程序循环加中断服务子程序模块完成；

步骤S7，实现MATLAB仿真模型到RT-LAB仿真模型的实时化转换，将复杂模型拆分成多个可以并行执行的子系统，再将子系统分配到多个节点上，从而实现了实时仿真计算机的可伸缩式并行处理，为了满足分布式要求，对数学模型进行划分，即划分为模型系统、实物系统和监控系统，为了标明各子系统功能，模型系统的前缀为SM；实物系统的前缀为SS；监控系统的前缀为SC，接着在各子系统中插入OpComm模块，实现系统信息交互；

步骤S8，结合RT-LAB实时仿真平台及MPPT实物控制器进行MPPT控制模拟及实验验证；

步骤S9，对实时仿真结果进行分析，验证MPPT算法的有效性及优劣性。

本申请通过建立基于RT-LAB的半实物实时仿真平台，对比一种改进的MPPT算法与传统MPPT算法，在RT-LAB实时仿真平台中进行数模混合仿真，对比分析改进MPPT算法与传统MPPT算法的控制效果，验证改进控制算法的有效性及优越性。为分布式光伏的投资决策提供理论依据。本发明对RT-LAB在光伏系统上的应用为RT-LAB在微网、智能电网等实时性要求较高的系统上的应用提供参考。

附图说明