一種太陽能電池板端電壓的變采樣率控制方法
【專利摘要】一種太陽能電池板端電壓的變采樣率控制方法，步驟如下：逆變器檢測(cè)太陽能電池板的端電壓UDC，并采集逆變器在同一時(shí)段內(nèi)的控制器指令的輸出量Cout并進(jìn)行微分，從中選取兩者單調(diào)性一致的區(qū)間；在此單調(diào)區(qū)間內(nèi)求取端電壓的變化率和控制器輸出量；如果單調(diào)區(qū)間長(zhǎng)度大于等于此閾值，根據(jù)端電壓UDC和輸出量Cout計(jì)算得到端電壓的時(shí)間常數(shù)T；依據(jù)檢測(cè)到的時(shí)間常數(shù)T選取合適的端電壓控制周期實(shí)施控制，采用時(shí)間常數(shù)T的十分之一作為控制周期。本發(fā)明可以使逆變器的電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)與太陽能電池板端電壓的時(shí)間常數(shù)相配合，從而避免了因?yàn)榉e分飽和而產(chǎn)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采樣率控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電系統(tǒng)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(shù)】
[0002] 太陽能電池板經(jīng)陽光照射發(fā)電，輸出為直流電，無法并入電網(wǎng)運(yùn)行。因此需要逆變 器將直流電轉(zhuǎn)化成工頻交流電。太陽能電池板伏安曲線是非線性的并隨環(huán)境影響變化。為 了使電池板盡可能多地輸出電能，光伏逆變器大多具有電壓調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)。太陽能電池板的 特性各異，串并聯(lián)形式多樣，具有不同的時(shí)間特性。
[0003] 目前光伏逆變器電壓環(huán)基本都采用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)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(shí)間常數(shù)不匹配，匹配不同的電池板常出現(xiàn)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(fā)電量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本智力成果要解決的是光伏并網(wǎng)逆變器與不同電池板的匹配問題，提供簡(jiǎn)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(shù)算法，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)電池板的 特性，無需人工干預(yù)自動(dòng)適應(yīng)不同電池板的電壓輸出特性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種太陽能電池板端電壓的變采樣率控制方法，它包括如下步驟： (1) 逆變器檢測(cè)太陽能電池板在一定時(shí)間段內(nèi)的端電壓&,，并采集逆變器在同一時(shí)段 內(nèi)的控制器指令的輸出量; (2) 對(duì)這一時(shí)間段內(nèi)的端電壓和控制器輸出量進(jìn)行微分，從中選取兩者單調(diào)性一致的 區(qū)間； (3) 將此單調(diào)區(qū)間內(nèi)的端電壓值進(jìn)行微分并求均值，將結(jié)果作為端電壓的變化率；求取 此區(qū)間的控制輸出量的均值，將結(jié)果作為控制器輸出量； (4) 設(shè)定時(shí)間區(qū)間長(zhǎng)度的閾值，如果單調(diào)區(qū)間長(zhǎng)度小于此閾值，則此組數(shù)據(jù)為無效數(shù) 據(jù)，選取下一組數(shù)據(jù)再進(jìn)行計(jì)算；如果單調(diào)區(qū)間長(zhǎng)度大于等于此閾值，根據(jù)端電壓&，和輸 出量計(jì)算得到端電壓的時(shí)間常數(shù)T ; (5) 依據(jù)檢測(cè)到的時(shí)間常數(shù)T選取合適的端電壓控制周期實(shí)施控制，采用時(shí)間常數(shù)T的 十分之一作為控制周期；如果計(jì)算得出的控制周期小于原控制周期的二倍且大于原控制周 期的二分之一，則保持原控制周期不變；如果超出這個(gè)范圍，控制器依據(jù)計(jì)算出來的控制周 期運(yùn)行。
[0006] 在所述的步驟（1)中，采集一段時(shí)間內(nèi)的端電壓％，和輸出量后，對(duì)數(shù)值中的 奇異點(diǎn)進(jìn)行剔除處理，采用中間插值的方法補(bǔ)足奇異點(diǎn)的數(shù)值。
[0007] 對(duì)控制器指令的輸出量進(jìn)行濾波處理。
[0008] 采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，根據(jù)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(shí)間常數(shù)的方法，據(jù)此實(shí)時(shí)調(diào)整逆變器電壓控制環(huán)節(jié)的積分系數(shù)，這樣就可以 使逆變器的電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)與太陽能電池板端電壓的時(shí)間常數(shù)相配合，從而避免了因?yàn)榉e分 飽和而產(chǎn)生的電壓震蕩問題。此算法不僅可以應(yīng)用于新型逆變器，還可以對(duì)現(xiàn)有逆變器進(jìn) 行軟件升級(jí)。此算法可以利用逆變器原有傳感器實(shí)現(xiàn)其功能，不需要增加外圍設(shè)備，只需要 修改控制程序。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明的流程圖。
[0011] 圖3為單調(diào)一致區(qū)間的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明依據(jù)的原理為：逆變器首先檢測(cè)太陽能電池板在一定時(shí) 間段內(nèi)的端電壓，并計(jì)算出端電壓的變化率，然后采集逆變器在同一時(shí)段控制器指令的輸 出量。據(jù)此逆變器電壓控制環(huán)節(jié)辨識(shí)端電壓的時(shí)間常數(shù)，然后根據(jù)辨識(shí)得到的時(shí)間常數(shù)實(shí) 時(shí)改變電壓控制的積分系數(shù)。具體的控制方法為： (1)逆變器檢測(cè)太陽能電池板在一定時(shí)間段內(nèi)的端電壓&,，并采集逆變器在同一時(shí)段 內(nèi)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(fā)電時(shí)正極和負(fù)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(fā)電系統(tǒng)多發(fā)出電力。
[0013] (2)對(duì)這一時(shí)間段內(nèi)的端電壓和控制器輸出量進(jìn)行微分，從中選取兩者單調(diào)性一 致的區(qū)間，即也就是說在某段時(shí)間段內(nèi)，二者的差分結(jié)果正負(fù)號(hào)不變。具體過程為：將端電 壓仏,與控制輸出量的關(guān)系當(dāng)做一階慣性環(huán)節(jié)來處理：

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池板端電壓的變采樣率控制方法，其特征在于，它包括如下步驟： (1) 逆變器檢測(cè)太陽能電池板在一定時(shí)間段內(nèi)的端電壓&,，并采集逆變器在同一時(shí)段 內(nèi)的控制器指令的輸出量; (2) 對(duì)這一時(shí)間段內(nèi)的端電壓和控制器輸出量進(jìn)行微分，從中選取兩者單調(diào)性一致的 區(qū)間； (3) 將此單調(diào)區(qū)間內(nèi)的端電壓值進(jìn)行微分并求均值，將結(jié)果作為端電壓的變化率；求取 此區(qū)間的控制輸出量的均值，將結(jié)果作為控制器輸出量； (4) 設(shè)定時(shí)間區(qū)間長(zhǎng)度的閾值，如果單調(diào)區(qū)間長(zhǎng)度小于此閾值，則此組數(shù)據(jù)為無效數(shù) 據(jù)，選取下一組數(shù)據(jù)再進(jìn)行計(jì)算；如果單調(diào)區(qū)間長(zhǎng)度大于等于此閾值，根據(jù)端電壓&，和輸 出量計(jì)算得到端電壓的時(shí)間常數(shù)T ; (5) 依據(jù)檢測(cè)到的時(shí)間常數(shù)T選取合適的端電壓控制周期實(shí)施控制，采用時(shí)間常數(shù)T的 十分之一作為控制周期；如果計(jì)算得出的控制周期小于原控制周期的二倍且大于原控制周 期的二分之一，則保持原控制周期不變；如果超出這個(gè)范圍，控制器依據(jù)計(jì)算出來的控制周 期運(yùn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板端電壓的變采樣率控制方法，其特征在于：在 所述的步驟（1)中，采集一段時(shí)間內(nèi)的端電壓仏，和輸出量后，對(duì)數(shù)值中的奇異點(diǎn)進(jìn)行 剔除處理，采用中間插值的方法補(bǔ)足奇異點(diǎn)的數(shù)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池板端電壓的變采樣率控制方法，其特征在于：對(duì) 控制器指令的輸出量進(jìn)行濾波處理。
【文檔編號(hào)】H02M7/42GK104242727SQ201310230054
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】王笑非, 高瑛, 謝戰(zhàn)洪, 向陽, 王大鵬, 馬新科, 李滿, 劉萍, 王濤 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一三研究所