電容式電場(chǎng)能收集裝置整流調(diào)理電路MPPT技術(shù)

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(shí)，最大功率點(diǎn)也會(huì)隨之變化， ac V 與空間電場(chǎng)的強(qiáng)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(kāi)關(guān)頻率等條件有關(guān)，是否受電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向的影響，還需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。如何在電場(chǎng)大小和方向均時(shí)刻變化的變電站電磁環(huán)境中快速的找到最大功率點(diǎn)，則成為MPPT 算法的關(guān)鍵。

根據(jù)公式(9)，如果測(cè)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(diǎn)。但由于平板電容器供電時(shí)，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(shí)際系統(tǒng)中很難直接測(cè)出，而R 的值會(huì)隨周?chē)鷾囟?、濕度、電?chǎng)等條件變化而變化，也很難直接測(cè)出。所以，需要一定的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)該電路的MPPT 控制。　　

5.MPPT算法的實(shí)現(xiàn)　　

電場(chǎng)能集能裝置的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(dòng)觀(guān)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(diǎn)電流值隨電場(chǎng)強(qiáng)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(dòng)觀(guān)察法作為其MPPT 控制算法。擾動(dòng)觀(guān)察法可以在系統(tǒng)參數(shù)R、ac V 未知的情況下，只需要測(cè)量電路電流等參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)算法，具有采樣參數(shù)少、只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯判斷，編程容易實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

電場(chǎng)能集能裝置擾動(dòng)觀(guān)察MPPT 控制與光伏發(fā)電中擾動(dòng)觀(guān)察MPPT 控制策略相類(lèi)似。但不同的是，電場(chǎng)能集能裝置輸出為交流，輸入到電網(wǎng)的電流也是時(shí)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(shí)時(shí)的控制。設(shè)集能裝置等效電壓源電壓與輸出電流的瞬時(shí)值同相位，分別為：

6.仿真驗(yàn)證

7 結(jié)論　　

在變電站無(wú)線(xiàn)傳感器供電的直流網(wǎng)絡(luò)中，電磁場(chǎng)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。文中用于電容式電場(chǎng)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(yùn)用于電場(chǎng)能集能裝置MPPT 控制技術(shù)。文中分析并給出電場(chǎng)能集能裝置輸出電流-并網(wǎng)功率( orms dc I ? P )曲線(xiàn)，并將擾動(dòng)觀(guān)察法用于其MPPT控制。仿真結(jié)果證實(shí)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(shí)，MPPT控制算法均可有效地找到最大功率點(diǎn)，并在其附近的一個(gè)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(wú)線(xiàn)傳感器電場(chǎng)能供電的實(shí)用化打下基礎(chǔ)。