[发明专利]一种小功率独立光伏发电系统控制方法及其主电路

说明书

一种小功率独立光伏发电系统主电路及其控制方法，属于可再生新能源发电技术领域。本发明提供一种适用于小功率独立光伏发电系统中自动实现太阳能电池功率跟踪控制、储能蓄电池充放电管理与保持发电系统输出电压稳定的协调控制方法策略及主电路拓扑结构。所述小功率独立太阳能发电系统由太阳能电池板、储能蓄电池、半桥结构的双向DC/DC变换器、Boost升压变换器以及可变用负载构成。由于太阳能电池板的发电性能受光照的影响，其输出电能的功率可能一直处于不断地变化中，并且需要保证在用电负载变化时，整个发电系统的输出的直流电压，即负载端电压相对稳定或者将其变化量限定在允许的范围内。采用本专利所述的控制方法及主电路拓扑结构可以实现上述目的。

技术领域

本发明属于可再生新能源发电技术领域，具体涉及一种小功率独立光伏发电系统控制方法，本发明还涉及一种小功率独立光伏发电系统主电路。

背景技术

独立光伏发电系统中一般包括光伏太阳能电池板、储能蓄电池以及实现所需功能的电力电子变换器。在这样的独立发电系统中整个控制系统需要能够(1)实现对太阳能光伏电池输出功率的控制，在光照充足时可供给负载并向电池充电储能，根据实际情况，此时太阳能光伏电池可运行在最大输出功率状态或者输出功率限制状态；(2)光照减弱时，太阳能光伏电池与储能电池配合一起供给负载，此时太阳能电池运行在最大输出功率状态；(3)实现对蓄电池充放电条件下的电压电流控制；(4)保持负载端电压的稳定，以及(5)实现各种工作情况之间的平滑切换。例如，为了从自然界获取更多的电能，根据太阳能电池板自身参数设置了最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制算法，当其输出功率变化时，若无整个系统的协调控制可能会造成负载端直流电压的起伏波动，不利于整个系统的稳定运行。因此，需要通过有效的控制手段保持整个系统输出端直流电压的相对稳定或者将其限定在某个允许的范围内，直接给负载或者后级负载变换器提供稳定的直流电压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小功率独立光伏发电系统主电路及其控制方法，提供一种小功率独立光伏发电系统中自动实现太阳能电池(对应附图1中的PV)功率跟踪(包括最大功率点跟踪)、储能蓄电池(对应附图1中的Bat)充放电管理与发电系统输出电压稳定之间的协调运行的的控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种小功率独立光伏发电系统的主电路控制方法为：

(1)首先在系统上电初始阶段，进行与系统控制相关的软件和硬件初始化工作，其中重要的工作是置程序中的控制变量充电电压控制器输出v_bvc＝0，充电电流控制器输出v_bcc＝0，负载端电压控制器输出值v_m2＝0；

(2)进行采样获取u_bat，u_o，u_pv，i_bat的瞬时值，电压传感器VS1检测蓄电池的端电压u_bat，电压传感器VS2检测负载端电压u_o，电压传感器VS3检测太阳能电池板的端电压u_pv，电流传感器CS1检测蓄电池充电电流i_bat；

(3)MPPT太阳能电池板最大功率点跟踪模块的输出为对应太阳能电池板获得最大功率输出的端电压给定值与太阳能电池板的实际端电压u_pv的偏差被送入控制器G_pid3用于进行PID调节，产生控制信号v_mppt；

(4)蓄电池的充电电流给定值为与i_bat的偏差被送入控制器G_pid1用于进行PID调节，产生控制信号v_bcc；

(5)蓄电池的充电电压给定值为与u_bat的偏差被送入控制器G_pid2用于进行PID调节，产生控制信号v_bvc；