[发明专利]一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法

摘要

一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，用一个DC/DC直流变换电路实现系统最大功率的分时跟踪。主要是以BP神经网络对风速和光照强度的预测值为依据，当预测到光照强度将要发生较大变化时，系统开始跟踪光伏发电系统。同理，若风速将要发生较大变化时，系统切换跟踪目标。整个运行过程中为避免切换频率过高，影响系统稳定性，依据风速和光照强度的预测值与仿真模型确定切换跟踪目标时的最小判定值，防止误动。结构简单，既可以实现最大功率的分时跟踪功能又能降低成本。使系统输出稳定，实现资源优化配置。

主权项

一种风光互补发电系统最大功率分时跟踪方法，风力发电与光伏发电两个子系统共用一个DC/DC直流变换电路，其特征在于，其步骤为：步骤1：在系统正常运行的情况下，采集风力发电系统的输出电流iw、光伏发电系统的输出电流is、二者并联后的输出电压E、系统中DC/DC直流变换电路的输出电压U0。检测风机的转速ω。根据采集到风力和光伏发电系统的输出电压和输出电流计算输出功率变化量△Pw＝Pk‑Pk‑1、△Ps＝Pk‑Pk‑1,其中Pk、Pk‑1表示第k秒和第k‑1秒时的输出功率。计算风机的转速变化量△ω＝ωk‑ωk‑1,其中ωk、ωk‑1表示第k秒和第k‑1秒时的风机转速。计算输出电压的变化量△U0＝Uk‑Uk‑1,其中Uk、Uk‑1表示第k秒和第k‑1秒时系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；步骤2：由风力发电MPPT控制方法得到风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Dw[k]；同理，能够得到光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比Ds[k]；步骤3：跟踪风力发电系统：计算并检测dPw/dω值的变化，若dPw/dω＝0，即风力发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测风速值并计算风速的变化量|△Sk|＝Sk‑Sk‑1，单位为m/s，其中Sk、Sk‑1表示第k秒和第k‑1秒时风速预测值；本发明依据对风速的预测值及仿真模型确定跟踪风力发电系统时的最小判定值△Smin，若在某一秒开始，风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)当dPw/dω＝0且|△Sk|>△Smin，说明在下一秒风速的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪风力发电系统；占空比输出选择器输出Dw[k]；(2)当dPw/dω＝0且|△Sk|<△Smin，说明下一秒风速的变化不会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则不继续跟踪风力发电系统；切换跟踪目标，占空比输出选择器开始输出Ds[k]；步骤4：跟踪光伏发电系统：计算并检测dPs/dU0值的变化，若dPs/dU0＝0，光伏发电系统达到最大功率；用BP神经网络预测并计算光照强度的变化量|△Lk|＝Lk‑Lk‑1，其中Lk、Lk‑1表示第k秒和第k‑1秒时光照强度预测值。本发明依据对光照强度的预测值及仿真模型确定跟踪光伏发电系统时的最小判定值△Lmin，若在某一秒开始，光照强度的变化会对风力发电系统的输出功率造成较大影响，则确定这一秒的风速变化量为跟踪目标时的最小判定值；(1)若dPs/dU0＝0且|△Lk|>△Lmin，说明在下一秒光照强度的变化会对光伏发电系统的输出功率造成较大影响，则继续跟踪光伏发电系统，占空比输出选择器输出Ds[k]；(2)若dPs/dU0＝0且|△Lk|<△Lmin，则返回步骤3；步骤5：用占空比输出选择器输出的Dw[k]或Ds[k]调整风光互补发电系统的输出电压：(1)当跟踪风力发电子系统时，用Dw[k]调整风光互补发电系统的输出电压：U0=E1-Dw[k]]]>(2)当跟踪光伏发电子系统时，用Ds[k]调整光伏发电系统的输出电压：U0=E1-Ds[k]]]>其中：U0表示系统中DC/DC直流变换电路的输出电压；E表示风力发电与光伏发电并联后的输出电压；Dw[k]表示风力发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比；Ds[k]表示光伏发电系统中DC/DC直流变换电路第k秒时的电压占空比。由以上步骤可以实现用一个DC/DC直流变换电路分时跟踪风力、光伏发电系统的输出功率，使风光互补发电系统工作在最大功率点。