[发明专利]一种综合管廊用光伏发电控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种综合管廊用光伏发电控制系统及控制方法，包括至少一个光伏板，所述光伏板通过最大功率追踪控制电路与母线相连，母线上并联有多个蓄电池，母线还通过逆变器与负载相连；所述光伏板还分别与电压检测电路及电流检测电路相连，电压检测电路及电流检测电路分别与控制器相连，最大功率追踪控制电路包括依次相连的保护电路、滤波电路、Boost变换器，保护电路与光伏板相连，Boost变换器与母线相连；高效的最大功率追踪控制方法。该方法具有搜索速度快，稳态精度高的优点。在远离最大功率点时，自动采用较大步长，加快搜索速度，在靠近最大功率点时，采用较小步长，减少功率损失。

主权项

一种综合管廊用光伏发电控制系统，该系统包括至少一个光伏板，所述光伏板通过最大功率追踪控制电路与母线相连，母线上并联有多个蓄电池，母线还通过逆变器与负载相连；所述光伏板还分别与电压检测电路及电流检测电路相连，电压检测电路及电流检测电路分别与控制器相连，控制器与最大功率追踪控制电路相连，所述最大功率追踪控制电路包括依次相连的保护电路、滤波电路、Boost变换器，保护电路与光伏板相连，Boost变换器与母线相连；所述控制器根据光伏板输出电压、输出电流调节Boost变换器占空比，跟踪光伏板输出的下一时刻的输出电压，实现光伏板的最大功率追踪控制；应用该系统的控制方法，其特征是，包括：光伏发电最大功率追踪控制步骤与多蓄电池协同放电控制的步骤；在实现光伏发电最大功率追踪时，具体步骤包括：步骤一：首先采集光伏板的输出电压及输出电流，得到光伏板的输出功率，根据输出功率差值与输出电压差值的比例计算斜率S并根据斜率确定搜索步长；确定搜索步长时，首先根据斜率将光伏板输出功率与输出电压的关系曲线进行划区，并根据实际的光伏板斜率判断所处的区，每个区设有相应的步长；步骤二：确定下一时刻搜索步长后，利用爬山搜索，来确定搜索方向；爬山搜索时，首先比较光伏板当前的输出功率与上一时刻光伏板的输出功率大小，如果光伏板当前的输出功率大于上一时刻光伏板的输出功率，则转入步骤三；否则，转入步骤四；步骤三：比较光伏板当前的输出电压与上一时刻光伏板的输出电压大小，如果光伏板当前的输出电压大于上一时刻光伏板的输出电压，则光伏板下一时刻的输出参考电压等于光伏板当前时刻的输出电压加上设定的步长，否则，光伏板下一时刻的输出参考电压等于光伏板当前时刻的输出电压减去设定的步长；步骤四：比较光伏板当前的输出电压与上一时刻光伏板的输出电压大小，如果光伏板当前的输出电压大于上一时刻光伏板的输出电压，则光伏板下一时刻的输出参考电压等于光伏板当前时刻的输出电压减去设定的步长，否则，光伏板下一时刻的输出参考电压等于光伏板当前时刻的输出电压加上设定的步长；步骤五：控制器调节Boost变换器占空比，跟踪光伏板下一时刻的输出参考电压，实现光伏板的最大功率追踪控制；所述步骤一中，根据斜率确定搜索步长时，首先根据光伏板输出功率与输出电压的关系曲线将该曲线自上而下分为三个区，斜率S小于K1时，为1区，斜率S大于K2时，为3区，斜率S大于K1小于K2时，为2区；通过计算斜率，系统在3区时，远离最大功率点MPP，斜率S较大，此时应采用较大步长，加快搜索速度，搜索步长设为C3；通过计算斜率，系统在2区时，靠近最大功率点，但未达到MPP点，S适中，此时应采用适中步长，尽快到达MPP，捕获更多功率，搜索步长设为C2；通过计算斜率，系统在1区时，此时已靠近MPP点，为减小系统震荡，此时应采用较小搜索步长，搜索步长设为C1；C1<C2<C3；蓄电池协同放电的具体实现步骤为：A.计算负载功率与光伏板功率差值；e(k)＝Pload(k)‑Ppv(k)B.控制器检测各个蓄电池的剩余容量SOC，剩余容量可通过蓄电池端电压来估算；C.由剩余容量SOC确定蓄电池放电速率F(SOC)；D.由比例积分进行调节产生PWM信号，确定蓄电池控制电流，实现闭环PI控制；比例积分PI控制具体计算公式为：u(k)=Kp·F(soc)·e(k)+KiΣj=0kF(soc)·e(k)]]>式中，u(k)为输出控制量，即占空比大小，Kp为比例常数，Ki为积分常数。