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单级式光伏并网逆变器的无电流检测MPPT方法

2014-3-27 16:09| 发布者: echo| 查看: 19232| 评论: 0|原作者: 古俊银|来自: 中国光伏测试网

摘要: 摘要:提出一种单级式光伏并网逆变器的无电流检测最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。研究光伏组件、输入滤波电容和并网逆变器之间的能量耦合关系,通过使得连续两个并网功率周期的逆变器输出 ...
       2.2  光伏功率与电容电压的关系  
       式(4)可进一步表示为

       式中:ut为t时刻电容电压;Pt为T周期内光伏组件输出的平均功率。设(t0,t1)、(t1,t2)周期内光伏组件输出平均功率分别为P1、P2,且t0、t1和t2时刻滤波电容电压分别为u0、u1和u2。分别将(t0, t1)、(t1, t2)两个周期代入式(9),并取t1=t0+Tp,t2=t0+2Tp,则

       式(13)表明,ppv的变化可由uc表示。因此,通过电压可以导出功率的变化,即可实现无电流检测的MPPT算法。  2.3  稳定性分析及扰动原则  根据式(13),可以结合扰动观察法,也可以结合导纳增量法实现MPPT算法。因为本文的重点在于如何利用本质电流源拓扑的电流开环控制特性,来实现无电流检测的MPPT,而不在于讨论具体的 MPPT方法,故仅给出扰动观察法的实现。  
       结合图2、3进行分析,若系统工作于A0点,并网逆变器输入功率pi有一个正扰动,输入滤波电容电压uc降低,光伏组件输出功率pPV降低,系统由A0向A1运动。由于pPVpi, Cin净流入功率,uc进一步增加,直至爬过顶点。故系统在A区域为不稳定平衡,应尽可能避免工作在此区域。若系统工作于B0点,pi有一个正扰动,uc降低,pPV增加,系统由B0向B1运动。由于pPV>pi,Cin净流入功率,uc升高,系统由B0向B1运动受到扼制。同理,若pi有一个负扰动,则系统由B0向 B2运动也同样会受到扼制而回到B0点。故系统在B区域是稳定平衡。  
       因此,MPPT的扰动准则可归纳为:系统处于左坡时,使之右行;处于右坡时,使之左行。在A区,如果持续左行(pPV减少)将导致系统崩溃,应当以最大负扰动加以遏制;如果右行(pPV增加),系统将自动爬过顶点而进入稳定区,故可以不施加扰动,以避免过调。当系统处于B区,系统因自身稳定性将使运动趋势受到遏制,故如果系统左行(pPV增加),应当以最小正扰动使之加速;而如果右行 (pPV减少),可不加扰动。系统由左坡进入右坡,可以不加扰动;反之,由右坡进入左坡,应当加最小负扰动。当光照突变,功率曲线法线上升时,pPV增加,应施加正扰动;法向下降时,pPV减少,应施加负扰动。  
       将上述9种工作状态下的扰动准则列成表1,可以得到改进的扰动观察法。其中,ΔPref为逆变器输出功率给定的变化。sign(Δu)为电压的变化方向函数:

       根据式(13),可以定义光伏组件输出功率的变 化方向函数sign()pΔ为

       通过检测t0、t1和t2时刻的电容电压,代入    式(14)、(15),即可得到光伏组件输出功率和电压的变化关系,进而实现无电流检测的MPPT算法。  
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