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光伏系统控制

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七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-17 10:49:19
10问答币

上面的系统(太阳能板开路电压120V),我考虑了两种控制方法。但在仿真时遇到问题,我不知道理论是不是错了,请帮我指导一下。
方法一:让buck 1进行最大功率跟踪,buck 3稳定输出电压在36V给LED灯供电。对于buck 2,我想让其稳定母线bus的电压在60V,即让蓄电池将负载不能利用的功率都吸收掉,最大可能的利用太阳能。
问题:1 仿真时buck 2没法稳定直流母线电压。
因为蓄电池如果要恒流充电的话就没法保证MPPT了,所以我设置一个比较大的恒流值20A,但其实太阳能的功率减去LED的功率后,剩下的功率全部对蓄电池充电电流也只能达到12A。所以那个20A可以说是一个限流值吧,就是根本不可能达到那么大。这时候倒是可以实现MPPT,负载的供电也能满足,蓄电池的充电电流在12A左右,减小太阳能板的输出功率,蓄电池的充电电流减小。
总的来说,这种情况下还能够正常工作,虽然母线bus电压不稳,但是并不影响负载和蓄电池的工作。但是其中还存在一个问题就是buck 3的开关管是出于一直导通状态,占空比为1.所以直流母线电压是跟蓄电池的端电压几乎一样的。只是到充电后期如果要将充电电流减小或者恒压充电阶段时(假设太阳能板输出功率没变,即此时太阳能板可以输出的最大功率要大于负载和蓄电池的需求功率了),buck 3的占空比要变小,不再为1了。此时母线电压会升到110V左右去,buck 1的占空比变为1了,也就是相当于太阳能电池板直接连接负载供电了。


方法二:让buck 1稳定母线电压在60V,buck 3稳定输出电压在36V供LED灯工作。buck 2用来进行最大功率跟踪(也就是通过扰动给蓄电池的充电电流来寻找最大功率点)。
问题:1 通过buck 2进行最大功率跟踪在仿真时没法找到最大功率点。虽然我已知设置的太阳能电池模型能够输出的最大功率在1200W左右,但是实际中通过增加蓄电池的充电电流至太阳能板的输出功率最大只能到400多瓦,继续增加蓄电池的充电电流则buck 1没法稳定母线bus电压在60V了,而且太阳能电池板的输出功率也不会增加了。
通过这些仿真,我分析似乎要稳定母线bus的电压就没法进行最大功率跟踪,感觉方法二的理论似乎没什么问题,就是仿真时结果完全不对。我看那种两级式的逆变器好像也可以用前级boost进行稳定母线电压,用后级DC/AC进行MPPT控制啊?
这些问题困扰我好久了,希望各位能够帮帮忙,看看这个系统怎么控制比较好。

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这个思路就对了,光电池给蓄电池充电,蓄电池给LED供电。太阳能电池也不可能直接给LED供电,其电流的强弱总是变化的。
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小妞默默
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  • 2011-11-17 16:25:08
 
帮顶,期待高手们来参与讨论~
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副总工程师
  • 2011-11-17 23:20:25
 
buck1 稳压BUS 60V电压, buck2去跟随BUS 60V电压,当60V电压被拉低时, 充电电流就自动调小,
七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-18 08:42:11
 
你是说buck2也是工作在稳定BUS电压的状态?通过调节充电电流来稳定?
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副总工程师
  • 2011-11-18 09:32:33
 
不是, 当负载过重时,BUS电压会被拉低, 原因是:1) 电池板输出不了这么大的功率, 2) 被buck1的限流功能所限制. 利用这个特性来控制充电电流,电路会简单可靠很多,
我不明白的是,你BUS电压是60V, 那你的逆变电路是接在BUS上 还是接在蓄电池上?
七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-18 09:50:23
 
我这个没有逆变电路,LED灯是直流供电的,是从BUS取电,如果蓄电池供电的时候还需要升压到bus上。
我有一点不太明白,就是我的太阳能板是1200W的,就是最大可以输出这么大功率。如果说不进行最大功率跟踪,而是让BUCK 1稳压在60V的话,太阳能板还可以输出1200W吗?理论上我觉得应该可以,但我在仿真时发现要是让BUCK 1稳压在60V的话,没法输出那么大的功率(输出最大差不多就500W左右),要是再增大负载的话BUCK 1就没法稳压了,所以我很怀疑我起初的理论。
Grove
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  • 2011-11-18 10:26:17
 
看你的图, BUCK2 是给电池充电, 而不是把电池电压BUCK稳压到60V输出, 你把箭头画反了.

1) BUS的60V电压给电池充电你是怎么实现的? 你图上没有充电控制电路了.
2) 你的电池板确定最大能输出1200W吗?在电池板输出端测试过没?
3) 仿真只能输出500W左右, 这个值是在电池板输出端测的,还是在BUS端接个负载测的?
4) 加大负载后,BUS的电压下降了, 这时你电池板的输出端电压是多少V,(也就是BUCK1的输入电压是多少V)
七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-18 11:04:31
 
1)你前面不是说用buck1稳压BUS到60V的吗
2)我的电池板是说的MATLAB中的仿真模型,我单独用一个buck接电阻对它进行最大功率跟踪是可以输出1200W的
3)是在电池板的输出端测得,如果要达到负载需求应该大于500W的,当然因为电池板的输入就不到500W,负载端测得也不到500W了
4)电池板的输出电压也下降了,跟BUS电压差不多,也就是说BUCK1的开关管的占空比变成1了,持续开通
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  • 2011-11-18 12:13:30
 
1) 电池充电不能直接接BUS 60V上,要加个充电控制电路,(带跟随功能的)
2) 你的这些测试数据都是在仿真上测的吗?还是在实际电路系统上测出来的?
4) 第4点,已经很明显了,电池板的电压已经降得很厉害了,说明电池板已经严重过载了, 或都说 太阳光照度不够强,
5) 蓄电池的充电和你的负载都是并联在BUS 60V上的,而你所测的数据只是输出负载上的功率吧, 蓄电池上的充电功率你没算上吧?
七夜HIT
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  • 2011-11-18 14:01:23
 
我的那个BUCK2就是蓄电池的充电电路。你的意思是不是给蓄电池充电不需要用个buck拓扑?
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  • 2011-11-18 14:06:34
 
充电必须要buck, 48V的电池,用60V输入的buck 有点低了,应该65V, 电池充满要58-59V. (浮充除外).
yujiao
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  • 2011-11-18 08:59:38
 
为什么搞的那么麻烦啊。。直接BUCK1给电池充电。然后BUCK2从电池出来给LED灯,BUCK1工作在MPPT模式,BUCK恒流,,
七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-18 09:58:37
 
你是想说BUCK 2恒流吗?应该是恒压输出36V吧?
我也想过这种方式,但是这样蓄电池的充电电流就没法控制了吧,比如蓄电池快充满了,太阳能板功率还很大,仍然对蓄电池大电流充电,那样不是容易损坏蓄电池?
yujiao
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  • 2011-11-18 10:16:07
 
我很郁闷,MPPT和电池充电是可以同时存在的。。MPPT你限制下最高工作电压不就行了。。另外给蓄电池充电的话,3段是最基本吧。。只是软件修改下而已。成本少很多
yujiao
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  • 2011-11-18 10:17:42
 
首先你要明白,MPPT不是无限制的,,另外,如果你的36VLED是没驱动的话,,最好是恒流
七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-18 11:12:55
 
你是指在MPPT同时,限制BUS的最高电压吗?
在实现MPPT的时候,应该就不能保证蓄电池的三段式充电了吧?比如MPPT输出功率较大,但这时蓄电池恒压充电阶段能够吸收的功率小,那怎么能够实现啊?
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-18 11:50:26
 
举个最简单的例子,你的极板能输出2KW,你的负载只有1W的时候,你还MPPT个头啊。只有在负载功率大于极板功率的时候MPPT才有意义。蓄电池后期都电流很小了,也就是负载电流都远小于极板功率了,你还期望MPPT干吗?先把脑子里的弯掰直了再考虑。
lizlk
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  • 2011-11-18 13:25:27
 
先把脑子里的弯掰直了再考虑。这句话要顶的!
七夜HIT
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初级工程师
  • 2011-11-18 13:49:17
 
这个道理我懂啊,我那么说的意思就是MPPT和蓄电池三段式充电不能同时实现
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  • 2011-11-18 13:54:15
 
能同时实现, 控制好充电电流就好了.
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-18 14:10:03
  • 倒数10
 
负载固定了,电池在开始充电需要电流比较大,后期需要充电电流很小,怎么实现?也就是后期充电总功率也许只有几十W,极板最大功率几百W,如何实现MPPT?多余的能量处理到哪里去?
Grove
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  • 2011-11-21 21:31:26
  • 倒数6
 
蓄电池电充满了, MPPT作用自然就无大用了, 除非他的后极负载够大,

这个论题其实被楼主给绕进来了, MPPT主要用在并网上, 楼主想把MPPT移植到离网上用,,,
最简单的道理, 太阳能电池板功率1KW 而输出负载只有400W, 怎么去MPPT啊? 除非楼主的电池容量很大,永远都充不满... 楼主的第二个误区是:BUS上的稳压60V电压, buck1的输出电压只要控制好 不超过蓄电池充满电的电压就行了, 当蓄电池放完电后 在次充电时,BUS上可能只有50V左右的电压. buck3负责输出端的稳压, 设计输入电压范围42-60V,输出36V. 直接接在蓄电池上, buck2是多余的.去掉.
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-22 08:16:10
  • 倒数5
 
是的,我的意思就是这样,并网充电采用MPPT是因为电网可以认为是一个随时变化的无穷大负载,考虑MPPT才有意义,在离网工作用,如果局限与MPPT,可能就自己把自己绕里面了。
七夜HIT
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  • 2011-12-1 14:36:12
  • 倒数4
 
我理解你们说的这个方案。我其实也赞成这么做的,不过老板要那样搞,而且板子也做了。多谢大家的意见和建议!
yujiao
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  • 2011-11-21 20:49:32
  • 倒数8
 
你有个本质问题没理解,。。比如说一个负载只有20W的功率,你输入即使有1KW,他也用不了的,,
七夜HIT
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  • 2011-11-18 11:23:28
 
buck 2从电池出来可能会有点问题,因为我这个LED灯要24小时供电的。就是说天阳能板白天既给LED供电,多余的能量存入蓄电池,晚上就用蓄电池。如果buck 2从蓄电池出来的话,那白天不也要经蓄电池供电了?
chen
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  • 2011-11-18 14:10:52
  • 倒数9
 
这个思路就对了,光电池给蓄电池充电,蓄电池给LED供电。太阳能电池也不可能直接给LED供电,其电流的强弱总是变化的。
yujiao
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  • 2011-11-21 20:54:53
  • 倒数7
 
这个问题我已经解释不了,你参考下通信电源结构吧,是2级整体结构,AD/DC DC/DC。
wayhe
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  • 2011-12-1 15:35:58
  • 倒数3
 
你直接BUCK1给电池充电,蓄电池电压做母线电压,BUCK2给LED供电不就OK啦?
jafck
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  • 2011-12-1 16:24:51
  • 倒数2
 
一般如楼上这么做的
七夜HIT
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  • 2011-12-4 15:32:48
  • 倒数1
 
谢谢了。明白
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