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電容式電場能收集裝置整流調(diào)理電路MPPT技術(shù)

作者: 時間:2012-12-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
功率開關(guān)管,id 表示輸送到電網(wǎng)的電流,Cd 為直流側(cè)電容。PWM 整流器不但具有整流與升壓功能,與二極管整流相比,電流流過通態(tài)電阻極低的功率MOSFET,而不是二極管,使整流損耗大大降低,并具備輸入電流連續(xù)可控等優(yōu)點,適合運用于集能裝置整流調(diào)理電路。

4.整流調(diào)理電路MPPT 控制技術(shù)  

為了控制集能電容輸出電流,并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,采用電流閉環(huán)反饋控制方式。將集能裝置輸出電容框進(jìn)整流電路中,所示該系統(tǒng)控制框圖:




從圖5 和圖6 可以看出,當(dāng)ac V 或R 變化時,最大功率點也會隨之變化, ac V 與空間電場的強度、方向、集能電容特性等因素相關(guān),R 值則與集能電容的填充介質(zhì)的材料,電力電子器件導(dǎo)通阻抗,開關(guān)頻率等條件有關(guān),是否受電場強度大小和方向的影響,還需要進(jìn)一步實驗加以驗證。如何在電場大小和方向均時刻變化的變電站電磁環(huán)境中快速的找到最大功率點,則成為MPPT 算法的關(guān)鍵。

根據(jù)公式(9),如果測出集能電容等效電壓源電壓Vac與系統(tǒng)等效內(nèi)阻R 的值,即可求出電路最大功率輸出點。但由于平板電容器供電時,其兩端電壓為Vac與等效內(nèi)電容,內(nèi)電阻電壓之和,所以Vac 在實際系統(tǒng)中很難直接測出,而R 的值會隨周圍溫度、濕度、電場等條件變化而變化,也很難直接測出。所以,需要一定的算法來實現(xiàn)該電路的MPPT 控制?! ?/P>

5.MPPT算法的實現(xiàn)  

集能裝置的MPPT 控制可以借鑒光伏系統(tǒng)。光伏系統(tǒng)中常用的MPPT 控制方法有:恒定電壓法,擾動觀察法,增量電導(dǎo)法等。由于本系統(tǒng)中控制為輸出電流,且最大功率點電流值隨電場強度、方向等因素變化很大,恒定電壓法并不適合于此控制。因此,本文選用擾動觀察法作為其MPPT 控制算法。擾動觀察法可以在系統(tǒng)參數(shù)R、ac V 未知的情況下,只需要測量電路電流等參數(shù)即可實現(xiàn)算法,具有采樣參數(shù)少、只需進(jìn)行簡單的邏輯判斷,編程容易實現(xiàn)、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點。



集能裝置擾動觀察MPPT 控制與光伏發(fā)電中擾動觀察MPPT 控制策略相類似。但不同的是,電場能集能裝置輸出為交流,輸入到電網(wǎng)的電流也是時刻變化,可光伏陣列輸出則為直流。因此,并不能像光伏發(fā)電MPPT 控制一樣進(jìn)行實時的控制。設(shè)集能裝置等效電壓源電壓與輸出電流的瞬時值同相位,分別為:

6.仿真驗證



7 結(jié)論  

在變電站無線傳感器供電的直流網(wǎng)絡(luò)中,電磁場能集能裝置整流調(diào)理電路始終工作于MPPT模式,即最大限度地向直流電網(wǎng)輸出功率。文中用于電場能集能裝置MPPT 控制的整流調(diào)理電路拓?fù)?,具有比其他電路拓?fù)涓鼉?yōu)越的性能,且該電路具有良好的電流跟蹤特性,適合運用于電場能集能裝置MPPT 控制技術(shù)。文中分析并給出電場能集能裝置輸出電流-并網(wǎng)功率( orms dc I ? P )曲線,并將擾動觀察法用于其MPPT控制。仿真結(jié)果證實了整流調(diào)理電路具有良好的電流跟蹤特性,且在等效電壓源ac V 與等效內(nèi)阻R 變化時,MPPT控制算法均可有效地找到最大功率點,并在其附近的一個較小范圍往復(fù)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。仿真結(jié)果表明了文中電路拓?fù)湫阅艿膬?yōu)越性與控制算法的有效性,為智能電網(wǎng)無線傳感器電場能供電的實用化打下基礎(chǔ)。

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