基于BOOST双闭环控制的光伏空调MPPT算法.pdf
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1、第2 3卷 第9期2023年9月R E F R I G E R A T I ONAN DA I R-C ON D I T I ON I N G7-1 1新技术新产品本栏目投稿邮箱:z l d t c h i n a j o u r n a l.n e t.c n收稿日期:2 0 2 2-0 7-1 8,修回日期:2 0 2 2-1 1-0 7作者简介:邓玉平,硕士,高级工程师,主要研究方向为多联式空调(热泵)机组关键技术与发展。基于B O O S T双闭环控制的光伏空调MP P T算法邓玉平 刘洋 徐鹏洋(青岛海信日立空调系统有限公司)摘 要 为利用光伏空调系统中太阳能电池板发出的电能,需要依
2、据光伏阵列的输出特性,实时对光伏电池的工作点进行相应的调整,使之工作在最大功率输出状态,进而减少功率的损耗,提高能源利用率。本文在传统扰动观测法的基础上,以最大功率点对应电压作为空调系统前端升压电路的控制对象,实现光伏空调系统的最大功率点追踪控制。利用M a t l a b/S i m u l i n k搭建光伏空调仿真模型,模拟外界环境变化时光伏电池的输出情况,通过仿真分析验证基于B OO S T双闭环控制的光伏空调MP P T算法的可靠性和准确性。关键词 光伏空调;B OO S T双闭环控制;最大功率点追踪MP P Ta l g o r i t h mo fp h o t o v o l
3、t a i ca i r-c o n d i t i o n i n gb a s e do nB O O S Td o u b l ec l o s e d-l o o pc o n t r o lD e n gY u p i n g L i uY a n g X uP e n g y a n g(Q i n g d a oH i s e n s eH i t a c h iA i r-c o n d i t i o n i n gS y s t e m sC o.,L t d.)A B S T R A C T I no r d e r t om a k e f u l l u s eo f
4、 t h e e l e c t r i c e n e r g yp r o d u c e db y t h e s o l a r p a n e l i nt h ep h o t o v o l t a i ca i r-c o n d i t i o n i n gs y s t e m,i t i sn e c e s s a r yt oa d j u s tt h eo p e r a t i n gp o i n to ft h ep h o t o v o l t a i cc e l l i nr e a l t i m e a c c o r d i n g t o
5、t h eo u t p u t c h a r a c t e r i s t i c so f t h ep h o t o v o l t a i ca r r a y,s ot h a t i t c a nw o r k i n t h em a x i m u mp o w e r o u t p u t s t a t e,a n d t h e nr e d u c e t h ep o w e rl o s sa n d i m p r o v e t h e e n e r g yu t i l i z a t i o nr a t e.B a s e do n t h e
6、 t r a d i t i o n a l p e r t u r b a t i o no b s e r v a-t i o nm e t h o d,t h ev o l t a g ec o r r e s p o n d i n gt ot h em a x i m u mp o w e rp o i n t i s t a k e na s t h ec o n-t r o lo b j e c to ft h ef r o n t-e n db o o s tc i r c u i to ft h ea i r-c o n d i t i o n i n gs y s t e
7、m,t h e m a x i m u mp o w e rp o i n tt r a c k i n gc o n t r o lo ft h ep h o t o v o l t a i ca i r-c o n d i t i o n i n gs y s t e mi sr e a l i z e d.As i m u l a t i o nm o d e l i sb u i l tu s i n g M a t l a b/S i m u l i n kt os i m u l a t et h eo u t p u to fp h o t o v o l t a i cc e
8、l l sw h e nt h ee x t e r n a l e n v i r o n m e n t c h a n g e s.T h er e l i a b i l i t ya n da c c u r a c yo fMP P Ta l g o-r i t h mo f p h o t o v o l t a i c a i r-c o n d i t i o n i n gb a s e do nB OO S Td o u b l e c l o s e d-l o o pc o n t r o l a r ev e r-i f i e db ys i m u l a t
9、i o na n a l y s i s.K E Y WO R D S p h o t o v o l t a i ca i r-c o n d i t i o n i n g;B O O S Td o u b l ec l o s e d-l o o pc o n t r o l;m a x i m u mp o w e rp o i n t t r a c k i n g 伴随城镇化发展,建筑能耗已经成为我国三大“能耗大户”之一,其中空调系统能耗约占建筑能耗的5 0%1。作为清洁可再生能源,太阳能与建筑制冷空调方面联系紧密,太阳能越充足的地方,其制冷空调需求通常越大。应运而生的光伏直驱空调
10、系统是一种以光伏发电的高效利用和优先利用为出发点,直接利用光伏产生的直流电进行供电,进而提供给空调直流负载和部件工作的发用电一体化集成系统。当外界环境发生变化时,光伏阵列的特性会随之变化,使得最大功率点发生变化。为了提高光伏直驱空调系统中光伏电池的发电效率,需要使光伏阵列始终处于最大功率状态。典型的最大功率点追踪算法(M P P T,m a x i m u m 8 第2 3卷 p o w e rp o i n t t r a c k i n g)包括恒定电压控制法、扰动观测法、电导增量法、模糊控制法等。恒定电压控制法对于温度和光照急剧变化的情况,追踪精度容易出现较大的误差;传统扰动观测法和电导
11、增量法在外界条件变化时容易出现振荡和误判断的情况;模糊控制法则过分依赖设计人员的经验,稳态时仍有一定波动2。近年来,新的MP P T算法不断被提出。王淑超等3提出在满足试验要求的光伏电池板附近找到相同性能和相似环境的器件,根据它的最大功率点设定该光伏电池板的最大功率点,再进行功率跟踪。张雪芬等4根据光伏空调系统存在的能量平衡关系,结合电导增量法,设计一种适用于该系统的动态负载跟踪MP P T控制方法,实现了电导增量法中步长变化匹配系统条件,进行动态调整从而提高控制的响应速度和追踪精度。荣德生等5提出了一种滞环比较的变步长改进型扰动观察法,有效解决了误判现象与最大功率点附近的振荡问题。笔者提出一
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