專利名稱：一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)受到光照、溫度、風(fēng)速及方向的影響很大，在某一外界環(huán)境條件下對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的最大功率點(diǎn)。因此，需進(jìn)行最大功率跟蹤控制來提高系統(tǒng)的發(fā)電效率。目 前較為常用的最大功率點(diǎn)跟蹤算法之一是擾動(dòng)觀察法，該方法與葉尖速比、增量電導(dǎo)和功率反饋等方法相比，測(cè)量參數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其算法原理是通過擾動(dòng)前后功率的變化量進(jìn)行擾動(dòng)方向的判斷，先賦予一個(gè)輸出電壓信號(hào)，再進(jìn)行功率測(cè)量，若功率變化量大于零，則表不擾動(dòng)方向正確，可向同一方向繼續(xù)擾動(dòng)；若功率變化量小于零，則向反方向擾動(dòng)。該算法的缺點(diǎn)是跟蹤精度、速度與跟蹤步長(zhǎng)以及初始值的選取密切相關(guān)，若跟蹤步長(zhǎng)太小，當(dāng)外界環(huán)境變化較快時(shí)其跟蹤速度緩慢；若跟蹤步長(zhǎng)太大，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大功率點(diǎn)附近時(shí)，會(huì)加大震蕩從而損失較多功率，有時(shí)在運(yùn)行中發(fā)生程序控制失序，出現(xiàn)“誤判”現(xiàn)象。鑒于以上缺陷，實(shí)有必要提供一種改進(jìn)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法，避免擾動(dòng)觀察法震蕩所產(chǎn)生的功率損失，更精確的跟蹤到系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法，包括以下步驟(I)給定太陽能發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)A U與初始電壓U0和初始電流Itl及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)A W與初始轉(zhuǎn)速W，然后測(cè)量風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電壓U1和電流I1或者風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速Q(mào)1，采用擾動(dòng)觀察法搜索風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，如果該電壓與前一周期的最大功率點(diǎn)電壓的差值小于S或者該轉(zhuǎn)速與前一周期的最大轉(zhuǎn)速的差值小于S，則停止搜索；(2)在步驟(I)的搜索結(jié)果中選取最大功率點(diǎn)附近的三個(gè)點(diǎn)電壓U/、U2’和U/或者三個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)速《/，《2’，《/，然后判斷
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法，其特征在于包括以下步驟 (1)給定太陽能發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)ΛU與初始電壓U0和初始電流Itl及風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)Λ ω與初始轉(zhuǎn)速ω，然后測(cè)量風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的電壓U1和電流I1或者風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速Q(mào)1，采用擾動(dòng)觀察法搜索風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓或風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速，如果該電壓與前一周期的最大功率點(diǎn)電壓的差值小于S或者該轉(zhuǎn)速與前一周期的最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速的差值小于S，則停止捜索； (2)在步驟(I)的搜索結(jié)果中選取最大功率點(diǎn)附近的三個(gè)點(diǎn)電壓U/、U2’和U3，或者三個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)速 /，ω2’，ω3’，然后判斷(",’ > (I, ’ > IJ...，)& 1\ ' > Ρ'Ι\' > ハ’) 1ムJ21 23或夫 > CO1, > ω/) & (ノ)2，> /V,/V > /V) (U., ■' < υ, ’ < υ ノ)& (P, ’ > ι\，. p2’ > !)ハ UV < < <> IYJV >へ，、)是否成立，其中，分別為最大功率點(diǎn)附近的三個(gè)點(diǎn)電壓U/、U2’、U3’或者三個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)速ω/，ω2’，ω/所對(duì)應(yīng)的功率值，如果成立，則求出二次插值法圖像的系數(shù)a，b，C，如果不成立，則令U3，=U2’，V =U/，P3, =P/，P2，=P/，或者令ω/ =ω2，，ω2，=ω/，Ρ3，=Ρ2’，Ρ2’ =P/，然后則求出二次插值法圖像的系數(shù)a, b, c,其中， 對(duì)于太陽能發(fā)電系統(tǒng)，二次插值多項(xiàng)式的函數(shù)一般式為L(zhǎng)(U) = aU2+bU+c，其中， _P19_ _P _ _P/ _ (U1,-U1W1,-U;) (U2'-U1W2'-IL) (U:-U1W::-U2^) b f(v+ひ/) ,w/+ひ/) , mu/+u2f) (U1,-U2W1,-U/) (LhJ-UlW2，-U/)(ひ/-ひ/)(ひ3，-ひ2，)一if Uぐひ,，——P1' U1' ひ/一一P U1' 人，— (ひパ—CVXiV —CZ3’} (U2'-U1W2'-U；) (Li/-U1W/-U/)5 對(duì)于風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，二次差值多項(xiàng)式的函數(shù)一般式為L(zhǎng) ( ω ) = a ω 2+b ω +c，其中， — /；'/VPO, —--1---h-(O)i -ω- ')( ο, -oh ) (ω,' - Co,1 }(ακ - ο.), ) (ω, -- ω,) /, \ω2 τ + ο,') + P1'(ω/ + ω-.') i P3\ο),' + O1') (ολ — οχ )( ο, —Co' ) (CO-, — )' )(ο.)2 ~(0^ ) (co-f — CO1 )(<w; — 2，) 一/；' ω jo^ _ _ IV co ω'，_ + —ベ’供，ω2，_ {ω,7- ω2 'Ycoi，- co- ’)(ω2，— Coi '){a)2' — coy ’)( υ,，- ο\')( /- ω2;) (3)根據(jù)公式Uref= -2a/b或者ωΜ = -2a/b計(jì)算二次插值法得到的最大功率點(diǎn)電壓或轉(zhuǎn)速； (4)t時(shí)間后，判斷比較Urrf-Um< δ ^ Qref-Qm < δ是否成立，如果成立，則輸出風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)Uref或者轉(zhuǎn)速ω ref,如果不成立，重復(fù)步驟(I)至步驟(4)直至Uref-Um < δ或者COref-COm < δ成立，其中，Um和分別為擾動(dòng)觀察法得到的最大功率點(diǎn)電壓和轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法，其特征在于所述采用擾動(dòng)觀察法搜索風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率電壓的方法包括以下步驟 (a)對(duì)于太陽能發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算P1和P2jP1=U1X I”P2=U2X I1,U2KU1+ Λ U)，其中，P1為測(cè)量的電壓U1所對(duì)應(yīng)的功率值；對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算Pfkco Ap2=Icco23, ω2= ( Q1+ Δ ω )，k=4AX P XCtX π 3XR3,其中，A為風(fēng)カ發(fā)電的扇葉面積，P為空氣密度，Ct為風(fēng)能利用率，R為風(fēng)輪半徑，其中，P1為測(cè)量的轉(zhuǎn)速O1所對(duì)應(yīng)的功率值； (b)判斷P2和P1的關(guān)系，如果P1> P2，且U1 > U2，或者P1 < P2，且U1 < U2或者P1 >P2，且CO1 > ω2，或者P1 < P2，且CO1 < ω2，則最大功率點(diǎn)電壓Um = U2+Λ U，最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速 Qm= ω2+Δ ω，如果 P1 > P2，且 U1 < U2，或者 P1 < P2，且 U1 > U2，或者 P1 > P2，且 O1< ω2，或者P1 < P2，且CO1 > ω2，則最大功率點(diǎn)電壓Um = U2-Λ U，最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速GJm =ω ω0- Λ ω 0
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法，結(jié)合擾動(dòng)觀察法和二次插值法計(jì)算風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率，其特點(diǎn)是(1)擾動(dòng)觀察法測(cè)量參數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過不斷擾動(dòng)趨于系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)；(2)二次插值法通過擬合二次曲線得出光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)電壓以及風(fēng)力發(fā)電的最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速；(3)本專利將兩種方法進(jìn)行結(jié)合可以避免擾動(dòng)觀察法震蕩所產(chǎn)生的功率損失，揚(yáng)長(zhǎng)避短，可以快速精確的找到最大功率點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/67GK102749955SQ20121025315
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者劉婷, 劉芳, 婁秀麗, 張麗霞, 張秀霞, 馬行, 高岳林 申請(qǐng)人:北方民族大學(xué)