由于所连接的电力电子变换器存在开关过程,光伏阵列上就会出现电压纹波和电流纹波。因此,光伏阵列的输出功率也可能会带有波动。在纹波相关控制(RCC)中使用这些波动[66]来实现MPPT。RCC将时变光伏阵列功率的时间导数p·与驱动功率梯度为零的时变光伏阵列电流或者电压的时间导数i或者v相关联,以便跟踪MPP。
图1.29 基于神经网络的MPPT实现
如果v或者i在变大(或者),p也在变大,工作点位于MPP之下(V<VMPP或者I<IMPP)。相反,如果v或者i在变大,而p在变小(0),工作点就位于MPP之上(V>VMPP或者I>IMPP)。根据这些观察,可以得到:或者在MPP右侧时为负,在MPP左侧时为正,在MPP处则为零。
如果升压变换器的占空比增大,电感电流也会增大,不过它降低了光伏阵列电压[66]。这个电感电流也是光伏阵列的输出电流,因此占空比控制输入可以表示为
式中 k3——一个正的常数。
在RCC技术中,如果占空比依靠式(1.37)或者式(1.38)来调节,就能实现对MPP的持续跟踪。(www.xing528.com)
式(1.37)和式(1.38)中电流、电压与功率的导数通常很难计算,因此可以使用另一种光伏阵列电流和电压交流耦合测量方案。交流耦合电流和电压导数将会很容易计算,因为它们具有必要的相位信息。在另一种方案中,可以使用具有比纹波频率更高的截止频率的高通滤波器来估计导数。电感电压可用于计算式(1.38)给出的导数,因为它与电流导数成正比。电感的内阻和磁心损耗并无显著影响,因为电感的时间常数要大于电力变换器的开关时间间隔。
由于相位移动是由光伏阵列在高开关频率处的固有电容所引起的,式(1.37)可能无法实现系统的有效MPPT。不过,式(1.37)中的关联功率和电压几乎没有受到固有电容的影响。
即使在不同的辐照度水平下,RCC也能快速响应、准确地跟踪MPP。电力变换器的开关频率和RCC电路的增益是限制MPPT时间响应的主要因素。RCC的实现很简单,因为它对光伏阵列特性没有任何要求。
许多研究机构已经研究了RCC技术在跟踪MPP方面的应用。功率的时间导数和占空比符号之积用于积分[67]。参考文献[68,69]中提出了一种滞后型RCC。参考文献[70]中使用了一种低频易变(fickle)信号来干扰光伏阵列的功率。在这种方法中,考虑了与MPP处功率相关的电压或电流的90°相移。这种RCC方法的不同之处在于,它使用额外的低频信号取代了固有的变换器纹波信号[70]。
图1.30所示为基于RCC的MPPT方法的具体实现示例。在图1.30中,对从光伏阵列输出测量而得的电压和电流进行处理,计算出功率以及功率和电压的导数。功率和电压导数的乘积被积分,并乘以比例因子k3,由此可以确定占空比值。此外,还可以使用功率和电流导数之积的积分来确定占空比,乘以基于式(1.38)的正比例因子k3。
图1.30 基于RCC的MPPT技术实现
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