[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

摘要

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。

主权项

1.一种小功率独立光伏发电系统主电路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)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，包括置程序中的控制变量充电电压控制器输出vbvc＝0，充电电流控制器输出vbcc＝0，负载端电压控制器输出值vm2＝0；(2)进行采样获取蓄电池的端电压ubat，负载端电压uo，太阳能电池板的实际端电压upv，蓄电池充电电流ibat的瞬时值，电压传感器VS1检测蓄电池的端电压ubat，电压传感器VS2检测负载端电压uo，电压传感器VS3检测太阳能电池板的端电压upv，电流传感器CS1检测蓄电池充电电流ibat；(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；(6)将三个控制信号vmppt、vbcc、vbvc送入控制系统的求取最小值环节min，选择最小值作为Boost升压变换器开关管占空比控制信号vm1，将vm1作为调制信号，用于PWM调制，PWM调制器采用锯齿波或三角波作为载波，载波幅值为VM1，vm1被调制后，即vm1经1/VM1环节后形成控制Boost变换器的占空比为d1的脉冲序列，该脉冲序列用于驱动连接太阳能电池板的Boost升压变换器的开关管；(7)负载端电压给定值为与u_o的偏差被送入控制器G_pid4用于进行PID调节，产生控制信号v_m2，将v_m2作为调制信号，用于PWM调制，PWM调制器采用锯齿波或三角波作为载波，载波幅值为V_M2，v_m2被调制后，即v_m2经1/V_M2环节后形成占空比为d₂的脉冲序列，该脉冲序列用于驱动半桥双向DC/DC变换器桥臂下开关管S2；(8)在没有得到停机指令的情况下重复执行(2)～(7)步骤，否则退出运行状态。