一種太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法

2023-12-01 20:26:01 1

一種太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法
【專利摘要】一種太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法，步驟如下：逆變器檢測太陽能電池板的端電壓UDC，並採集逆變器在同一時段內的控制器指令的輸出量Cout並進行微分，從中選取兩者單調性一致的區間；在此單調區間內求取端電壓的變化率和控制器輸出量；如果單調區間長度大於等於此閾值，根據端電壓UDC和輸出量Cout計算得到端電壓的時間常數T；依據檢測到的時間常數T選取合適的端電壓控制周期實施控制，採用時間常數T的十分之一作為控制周期。本發明可以使逆變器的電壓調節環節與太陽能電池板端電壓的時間常數相配合，從而避免了因為積分飽和而產生的電壓震蕩問題。
【專利說明】一種太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於太陽能發電系統中的控制方法，具體涉及太陽能電池板端電壓的控制 策略。

【背景技術】
[0002] 太陽能電池板經陽光照射發電，輸出為直流電，無法併入電網運行。因此需要逆變 器將直流電轉化成工頻交流電。太陽能電池板伏安曲線是非線性的並隨環境影響變化。為 了使電池板儘可能多地輸出電能，光伏逆變器大多具有電壓調節的環節。太陽能電池板的 特性各異，串並聯形式多樣，具有不同的時間特性。
[0003] 目前光伏逆變器電壓環基本都採用常規的PID調節器。這種控制方法的不足是：1 工作頻率是固定的與端電壓變化的時間常數不匹配，匹配不同的電池板常出現積分器飽和 或不起作用。2電池板端電壓在指令電壓附近震蕩，影響電池板發電量。


【發明內容】

[0004] 本智力成果要解決的是光伏併網逆變器與不同電池板的匹配問題，提供簡單可靠 的太陽能電池板端電壓控制方法。本智力成果涉及的變參數算法，能夠實時檢測電池板的 特性，無需人工幹預自動適應不同電池板的電壓輸出特性。
[0005] 為實現上述目的，本發明採用以下技術方案： 一種太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法，它包括如下步驟： (1) 逆變器檢測太陽能電池板在一定時間段內的端電壓&,，並採集逆變器在同一時段 內的控制器指令的輸出量; (2) 對這一時間段內的端電壓和控制器輸出量進行微分，從中選取兩者單調性一致的 區間； (3) 將此單調區間內的端電壓值進行微分並求均值，將結果作為端電壓的變化率；求取 此區間的控制輸出量的均值，將結果作為控制器輸出量； (4) 設定時間區間長度的閾值，如果單調區間長度小於此閾值，則此組數據為無效數 據，選取下一組數據再進行計算；如果單調區間長度大於等於此閾值，根據端電壓&，和輸 出量計算得到端電壓的時間常數T ; (5) 依據檢測到的時間常數T選取合適的端電壓控制周期實施控制，採用時間常數T的 十分之一作為控制周期；如果計算得出的控制周期小於原控制周期的二倍且大於原控制周 期的二分之一，則保持原控制周期不變；如果超出這個範圍，控制器依據計算出來的控制周 期運行。
[0006] 在所述的步驟（1)中，採集一段時間內的端電壓％，和輸出量後，對數值中的 奇異點進行剔除處理，採用中間插值的方法補足奇異點的數值。
[0007] 對控制器指令的輸出量進行濾波處理。
[0008] 採用上述技術方案的本發明，根據太陽能電池板端電壓和逆變器輸出指令估算端 電壓變化的時間常數的方法，據此實時調整逆變器電壓控制環節的積分係數，這樣就可以 使逆變器的電壓調節環節與太陽能電池板端電壓的時間常數相配合，從而避免了因為積分 飽和而產生的電壓震蕩問題。此算法不僅可以應用於新型逆變器，還可以對現有逆變器進 行軟體升級。此算法可以利用逆變器原有傳感器實現其功能，不需要增加外圍設備，只需要 修改控制程序。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發明的系統原理圖。
[0010] 圖2為本發明的流程圖。
[0011] 圖3為單調一致區間的示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 如圖1、圖2所示，本發明依據的原理為：逆變器首先檢測太陽能電池板在一定時 間段內的端電壓，並計算出端電壓的變化率，然後採集逆變器在同一時段控制器指令的輸 出量。據此逆變器電壓控制環節辨識端電壓的時間常數，然後根據辨識得到的時間常數實 時改變電壓控制的積分係數。具體的控制方法為： (1)逆變器檢測太陽能電池板在一定時間段內的端電壓&,，並採集逆變器在同一時段 內的控制器指令的輸出量;上述電池板端電壓是指：太陽電池組件發電時正極和負極 之間的電壓差。通過控制它能夠使電池板最大限度利用太陽能，使發電系統多發出電力。
[0013] (2)對這一時間段內的端電壓和控制器輸出量進行微分，從中選取兩者單調性一 致的區間，即也就是說在某段時間段內，二者的差分結果正負號不變。具體過程為：將端電 壓仏,與控制輸出量的關係當做一階慣性環節來處理：

【權利要求】
1. 一種太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法，其特徵在於，它包括如下步驟： (1) 逆變器檢測太陽能電池板在一定時間段內的端電壓&,，並採集逆變器在同一時段 內的控制器指令的輸出量; (2) 對這一時間段內的端電壓和控制器輸出量進行微分，從中選取兩者單調性一致的 區間； (3) 將此單調區間內的端電壓值進行微分並求均值，將結果作為端電壓的變化率；求取 此區間的控制輸出量的均值，將結果作為控制器輸出量； (4) 設定時間區間長度的閾值，如果單調區間長度小於此閾值，則此組數據為無效數 據，選取下一組數據再進行計算；如果單調區間長度大於等於此閾值，根據端電壓&，和輸 出量計算得到端電壓的時間常數T ; (5) 依據檢測到的時間常數T選取合適的端電壓控制周期實施控制，採用時間常數T的 十分之一作為控制周期；如果計算得出的控制周期小於原控制周期的二倍且大於原控制周 期的二分之一，則保持原控制周期不變；如果超出這個範圍，控制器依據計算出來的控制周 期運行。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法，其特徵在於：在 所述的步驟（1)中，採集一段時間內的端電壓仏，和輸出量後，對數值中的奇異點進行 剔除處理，採用中間插值的方法補足奇異點的數值。
3. 根據權利要求2所述的太陽能電池板端電壓的變採樣率控制方法，其特徵在於：對 控制器指令的輸出量進行濾波處理。
【文檔編號】H02M7/42GK104242727SQ201310230054
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月9日 優先權日:2013年6月9日
【發明者】王笑非, 高瑛, 謝戰洪, 向陽, 王大鵬, 馬新科, 李滿, 劉萍, 王濤 申請人:中國船舶重工集團公司第七一三研究所