RU2769039C1 - Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей - Google Patents
Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769039C1 RU2769039C1 RU2021127864A RU2021127864A RU2769039C1 RU 2769039 C1 RU2769039 C1 RU 2769039C1 RU 2021127864 A RU2021127864 A RU 2021127864A RU 2021127864 A RU2021127864 A RU 2021127864A RU 2769039 C1 RU2769039 C1 RU 2769039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- maximum power
- power point
- solar
- inverter
- artificial neural
- Prior art date
Links
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам преобразования с использованием управляющей схемы, общей для нескольких фаз многофазной системы, и может быть использовано для отслеживания максимальной мощности массива солнечных батарей для трехфазной фотоэлектрической системы, соединенной с сетью. Устройство содержит инвертор, соединенный с сетью, систему управления, обеспечивающую отслеживание точки максимальной мощности массива солнечных батарей. В систему dq-координат введены три искусственные нейронные сети для снижения времени формирования управляющего сигнала и достижения максимально возможной мощности массива солнечных батарей в конкретных условиях окружающей среды. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к устройствам преобразования с использованием управляющей схемы, общей для нескольких фаз многофазной системы, и может быть использовано для отслеживания максимальной мощности массива солнечных батарей для трехфазной фотоэлектрической системы, соединенной с сетью.
Известно устройство Photovoltaic grid-connected inverter MPPT (Maximum Power Point Tracking) system based on admittance optimization algorithm (Патент № CN102148507A, China, МПК H02J 3/38, H02N 6/00), содержащее инвертор и устройство для отслеживания точки максимальной мощности массива солнечных батарей с помощью алгоритма проводимости и нечеткого управления.
Однако, в указанной системе управления, точка максимальной мощности определяется исходя из фазных токов и напряжений на выходе инвертора, что снижает скорость и точность отслеживания.
Кроме того, известно устройство Maximum power tracking control method for monopole three-phase photovoltaic grid-connected system (Патент № CN101572417B, China, МПК H02J 3/38), являющийся прототипом предлагаемого изобретения содержащее фотоэлектрический комбинирующий инвертор подключенный к сети и систему управления с двойным замкнутым контуром, состоящую из PI-регулятора по напряжению и синхронного векторного PI –регулятора тока.
Однако в указанном устройстве содержится два PI-регулятора и система отслеживания точки максимальной мощности, что увеличивает время поиска значения максимальной мощности. Также, как следует из описания, используемый метод позволяет отслеживать только наиболее близкую точку к максимальной мощности, следовательно, никогда не находится точке максимума и не позволяет отбирать максимальную энергию от массива солнечных батарей.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является снижение времени формирования управляющего сигнала и повышение точности определения точки максимальной мощности массива солнечных батарей.
Поставленная задача достигается тем, что: устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей, содержащее инвертор соединенный с сетью и систему управления, обеспечивающую отслеживание точки максимальной мощности массива солнечных батарей, при этом в систему dq-координат введены три искусственные нейронные сети, для снижения времени формирования управляющего сигнала и достижения максимально возможной мощности массива солнечных батарей в конкретных условиях окружающей среды.
На чертеже приведена структурная схема устройства отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей.
Предлагаемое устройство (см. чертеж) содержит Блок входных переменных 1 соединенных с искусственными нейронными сетями 2, 3, 4 и с блоком, реализующим алгоритм MPPT 5. В свою очередь, искусственная нейронная сеть 2, через сумматор 6 соединена с блоком переменных 1 и с блоком 7. Далее выходы блока 7, искусственной нейронной сети 3 и MPPT-блока 5 через сумматор 8 соединяются с входом dq0-ABC 9.
Также в схеме присутствует преобразователь ABC-dq0 10, который соединяется с PI-регулятором 11 и регулятором нулевого значения 12. Далее, выходы искусственной нейронной сети 4 и PI-регулятора 11 соединяются через сумматор 13 и вместе с внутренним регулятором нулевого значения 12 соединяются с блоком dq0-ABC 9, который в свою очередь соединяется с ШИМ-модулятором 14.
Устройство работает следующим образом: Формирование сигналов управления происходит в системе координат dq0. Для преобразования из системы координат ABC используется блок ABC-dq0 10, который из соответствующих токов формирует проекцию «d*» ILd, проекцию «q*» ILq и проекцию «0» IL0 обобщенного вектора выходного тока инвертора по формулам:
где
ILA, ILB, ILC – фазные значения выходных токов преобразователя;
ω – циклическая частота выходного напряжения;
t – время.
На выходе преобразователя 10 получаем сигналы d*, q*, 0. Сигнал d* в данной системе управления не используется, а остальные составляющие должны быть сведены к нулю.
Система управления построена на основе искусственных нейронных сетей 3 и 4. Искусственные нейронные сети 3 и 4 на выходе формируют аппроксимированное значение сигнала задания на величину управляющих сигналов d и q соответственно. Значения этих сигналов соответствуют режиму, когда мощность массива солнечных батарей достигает своего максимального значения при наличествующих внешних условиях. Формирование сигналов d и q, с помощью искусственных нейронных сетей, происходит практически мгновенно, за время формирования выходного сигнала нейронной сети, что увеличивает скорость работы системы управления и поиск максимальной мощности массива солнечных батарей.
Для формирования выходного сигнала нейронные сети должны получать входные данные. Для этого в системе управления выделен формирователь входных сигналов 1. В качестве входных данных для искусственных нейронных сетей используются данные о напряжении на одном из выходных конденсаторов, напряжении и токе массива солнечных батарей, температуре окружающей среды.
Искусственная нейронная сеть 2 формирует напряжение, которое должно достигаться в точке максимальной мощности массива солнечных батарей в определенных условиях. Это значение напряжение будет являться сигналом задания. Данная связка блоков выполняет функцию пропорционального регулятора, включающего в себя нейронную сеть 2 предназначенную для ускорения переходного процесса системы, сумматор 6, вычитающий реальное значение напряжения из сигнала задания, формируемого сетью и пропорциональный коэффициент 7.
Также в системе управления присутствует дополнительный блок, реализующий алгоритм отслеживания точки максимальной мощности MPPT 5, задачей которого является коррекция значения d получаемого с выхода искусственной нейронной сети 3. Данный блок может использовать любой алгоритм по поиску точки максимальной мощности солнечной батареи. Следовательно, использование искусственных нейронных сетей увеличивает скорость работы системы управления, а использование дополнительного алгоритма MPPT – точность. Итоговое значение управляющего сигнала d достигается путем сложения сумматором 8 значений с выхода пропорционального звена 7, с выхода нейронной сети 3 и блока MPPT 5.
Составляющая q* должна быть сведена к нулю. Для этого, управляющее значение q формируется с помощью искусственной нейронной сети 4 практически мгновенно, а точность определяется PI-регулятором 11, на который в качестве задания подается ноль. Итоговое значение управляющего сигнала q достигается путем сложения сумматором 13 значений, получаемых с выхода нейронной сети 4 и PI-регулятора 11.
Также в схеме присутствует регулятор нулевой составляющей 12. В качестве которого может использоваться любой блок обеспечивающий нулевое значение.
Итоговые значения dq0 в виде сигналов Ud.ref, Uq.ref, U0.ref, поступают на обратный преобразователь dq0-ABC 9, формирующий три модулирующих сигнала UA.ref, UB.ref, UC.ref, согласно следующим формулам:
Далее формируются управляющие импульсы с помощью ШИМ-модулятора 14.
Claims (1)
- Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей, содержащее инвертор, соединенный с сетью, и систему управления, обеспечивающую отслеживание точки максимальной мощности массива солнечных батарей, отличающееся тем, что в систему dq-координат введены три искусственные нейронные сети для снижения времени формирования управляющего сигнала и достижения максимально возможной мощности массива солнечных батарей в конкретных условиях окружающей среды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021127864A RU2769039C1 (ru) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021127864A RU2769039C1 (ru) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2769039C1 true RU2769039C1 (ru) | 2022-03-28 |
Family
ID=81075838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021127864A RU2769039C1 (ru) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2769039C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101572417A (zh) * | 2009-06-03 | 2009-11-04 | 东南大学 | 单级三相光伏并网系统的最大功率跟踪控制方法 |
| CN102148507A (zh) * | 2010-02-08 | 2011-08-10 | 南京冠亚电源设备有限公司 | 基于导纳最优法的光伏并网逆变器mppt系统 |
| WO2016078507A1 (zh) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种光伏智能电源 |
| CN105743120A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-07-06 | 国家电网公司 | 单级式光伏z源逆变器变论域模糊控制mppt系统及控制方法 |
| CN108448638A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-08-24 | 广东电网有限责任公司 | 一种光伏并网逆变器的控制方法、装置及设备 |
-
2021
- 2021-09-23 RU RU2021127864A patent/RU2769039C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101572417A (zh) * | 2009-06-03 | 2009-11-04 | 东南大学 | 单级三相光伏并网系统的最大功率跟踪控制方法 |
| CN102148507A (zh) * | 2010-02-08 | 2011-08-10 | 南京冠亚电源设备有限公司 | 基于导纳最优法的光伏并网逆变器mppt系统 |
| WO2016078507A1 (zh) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种光伏智能电源 |
| US20170271878A1 (en) * | 2014-11-21 | 2017-09-21 | Crrc Zhuzhou Institute Co., Ltd. | Photovoltaic intelligent power supply |
| CN105743120A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-07-06 | 国家电网公司 | 单级式光伏z源逆变器变论域模糊控制mppt系统及控制方法 |
| CN108448638A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-08-24 | 广东电网有限责任公司 | 一种光伏并网逆变器的控制方法、装置及设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | A center point iteration MPPT method with application on the frequency-modulated LLC microinverter | |
| Kumar et al. | Derated mode of power generation in PV system using modified perturb and observe MPPT algorithm | |
| Laagoubi et al. | MPPT and power factor control for grid connected PV systems with fuzzy logic controllers | |
| CN102809980A (zh) | 基于高效自适应扰动观察法的最大功率跟踪方法 | |
| Mansouri et al. | Backstepping nonlinear control of a five-phase pmsg aerogenerator linked to a vienna rectifier | |
| Laib et al. | Improved control for three phase dual-stage grid-connected PV systems based on predictive control strategy | |
| Pakkiraiah et al. | Enhanced performance of an asynchronous motor drive with a new modified adaptive neuro-fuzzy inference system-based MPPT controller in interfacing with dSPACE DS-1104 | |
| Priyadarshi et al. | An experimental performance verification of continuous mixed P‐norm based adaptive asymmetrical fuzzy logic controller for single stage photovoltaic grid integration | |
| Salhi et al. | Maximum power point tracking controller for PV systems using a PI regulator with boost DC/DC converter | |
| Salah et al. | A real-time control of photovoltaic water-pumping network | |
| RU2769039C1 (ru) | Устройство отслеживания точки максимальной мощности для инвертора с питанием от солнечных батарей | |
| Singh | PV-hydro-battery based standalone microgrid for rural electrification | |
| Yousef et al. | Fuzzy logic controller for a photovoltaic array system to AC grid connected | |
| Priyadarshi et al. | An improved Z‐source inverter‐based sensorless induction motor‐driven photovoltaic water pumping with Takagi–Sugeno fuzzy MPPT | |
| Gira et al. | ANFIS controlled reactive power compensation utilizing grid-connected solar photovoltaic system as PV-STATCOM | |
| Mahalakshmi et al. | Reactive power control in microgrid by using Photovoltaic Generators | |
| Munoz et al. | Predictive Control for MPPT in a Single-Stage Photovoltaic System | |
| Tatikayala et al. | Takagi-Sugeno fuzzy based controllers for grid connected PV-wind-battery hybrid system | |
| Rakotomananandro | Study of photovoltaic system | |
| Dousoky et al. | Current-sensorless power-angle-based MPPT for single-stage grid-connected photovoltaic voltage-source inverters | |
| Qazi et al. | An optimal current controller for photovoltaic system based three phase grid using whales optimization algorithm | |
| ZOUGA et al. | Backstepping control based on the pso algorithm for a three-phase pv system connected to the grid under load variation | |
| Caballero Morilla et al. | Active and reactive power control strategy for grid-connected six-phase generator by using multi-modular matrix converters | |
| Rajan et al. | Voltage Profile Improvement of a Multi Microgrid Interconnection Scheme using Synchronverters | |
| CN113241796A (zh) | 极弱电网下光伏并网逆变器功率控制方法 |