基于最优梯度MPPT控制的光伏水泵系统.pdf

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1、第45卷第7期电力电子技术Vo1．45，No．72011年7月PowerElectronicsJuly2011基于最优梯度MPPT控制的光伏水泵系统刘洋，苏建徽，罗皓泽，朱亦丹(合肥工业大学，教育部光伏系统工程研究中心，安徽合肥230009)摘要：为提高对光伏阵列的利用率，分析了一种基于最优梯度最大功率点跟踪(MPPT)控制的光伏水泵调速系统。根据光伏阵列的特性及最优梯度控制的方法，通过检测光伏阵列的输出电压、电流及单片机软件控制来实现MPPT。介绍了系统软件和硬件的设计，最后用给出的实验波形证明该方法能使系统稳定运行。关键词：光伏水泵；最优梯度；最大功率点跟踪中图分类号

2、：TM615文献标志码：A文章编号：1000一IOOX(2011)07—0020—02MPPTControlBasedonOptimalGradientMethodOfPVPumpSystemUUYang，SUJian—hui，LU0Hao—ze，ZHUYi-dan(ResearchCenterforPhotovoltaic~te,nEngineeringMinhtryofEducation，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Inordertoimprovetheutilizationofsola

3、rarrays，theoptimalgradientbasedonmaximumpowerpointtracking(MPPT)ofphotovohaic(PV)pumpspeedcontrolsystemisanalyzed．Accordingtothecharacteristicsofpho·tovohaicarraysandoptimalgradientcontrolmethod，currentandMCUsoft—warecontrolachievetheMPPTbydetect-ingthePVarrayoutputvoltage．Thesystemsoftwa

4、reandhardwaredesignareintroducedalso，theexperimentalwave-formsofthesystemayegiven，aridtheresultsprovedthatthismethodallowsstableoperationofthesystem．Keywords：photovoltaicpump；optimalgradient；maximumpowerpointtracking1引言出—企打干保护近年来。随着我国经济的发展，绝大多数地方拼都解决了用电难的问题。太阳能是一种取之不尽m—^低速保护且清洁无污染的能源，因此目前

5、针对其应用的产品也越来越多地出现。6路PWM驱动光伏水泵是以太阳能直接转换为电能而驱动母线电流检测指示灯电机带动水泵的装置，凭借其全自动化、可靠性母线电压检测报警灯高、节能等优点，已广泛应用于偏远无电地区的饮水和灌溉。为能充分利用太阳能，提高光伏阵列效率，针对一种基于直流无刷电机的光伏水泵系统中最优梯度的MP控制方法进行了研究。图1光伏水泵系统结构2光伏水泵系统的组成光伏水泵系统一般由光伏阵列、控制器、电机3最优梯度的MPPT控制和水泵本体组成【1】。图1为设计的光伏水泵系统最优梯度法是一种物理意义清晰，运算法则结构。主电路采用三相桥式逆变电路，主功率器件简单的数值计算法

6、，被广泛用于求取函数的极值，采用IPMPS21564；系统控制核心为dsPIC3Of2010；其核心是以梯度法为基础来求解多维无约束最优外围电路包括阵列母线电压和电流、反电势检测等；化问题【2】。其定义为：若一欧氏空间n维函厂e)可实现打干、欠压、过流、过热、低速等保护功能。连续且可一阶微分，则存在一个n维列向量Vf(x)。现定义一个n维行向量为g()=()，为方定稿日期：2011一Ol一14便表示，定义正梯度为：作者简介：刘洋(1984一)，男，安徽宿州人，硕士研究生，g(x)=()(1)研究方向为光伏发电技术。定义梯度法的迭代演算法为：20基于最优梯度MPPrr控制的

7、光伏水泵系统X．k+l=钆+(2)式中：为非负常数；gk方向为函数最大值的搜索方向。在光伏系统中[31．光伏阵列的P-U曲线呈现出非线性的特性．最优梯度法MPPT目的是求取目标函数最大值．每步迭代的搜索方向选取函数的正梯度方向，并逐步逼近功率的最大值。根据光伏阵列输出特性。并忽略串联电阻的效应，得到功率与电压的关系：={，^一钿[exp(川UF,(3)图3MPPT控制子程序流程由上式可见，是以作为唯一变量的非线性连续一阶可微分函数，则可得：5实验结果】nIg()I此系统光伏阵列采用6块功率为100W的单晶硅太阳能电池板并联(M