信息记录材料２ ０１ ８年６月第１ ９卷第６期 基于扰动观察法的双极式光伏逆变器ＭＰＰＴ优化策略 王宇坤，陈沃源 （江门职业技术学院 广东 江门 ５ ２ ９ ｏ９ ｏ） 【摘要】在光伏发电系统中，通过最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）算法快速、准确地跟踪到光伏电池的最大功率点，可有 效提高光伏系统发电量，但光伏电池板被遮挡时其ＰＶ特性曲线会有多个功率峰值点，导致ＭＰＰＴ算法无法准确找到功率 最大值点。本文提出了一种基于“扰动观察法”新型ＭＰＰＴ算法。该方法根据光伏电池ＰＶ特性曲线的斜率正负，来确定 最大功率点（ＭＰＰ）电压得跟踪方向，根据光伏电池ＰＶ特性曲线的斜率取值来确定跟踪最大功率点电压所需的电压步长， 根据当前步长查找功率最大点。最终达到快速、准确的查找光伏电池板最大功率点的目的。 【关键词１光伏逆变器；ＭＰＰＴ 【中图分类号】ＴＭ４６４ 【文献标识码】Ａ 【文章鳊号】１００９－５６２４（２０１ ８）０６－００１１－０３ １引盲 率改变的ＤＣ／ＤＣ变流器占空比步长，ＤＣ／ＤＣ变流器输出 由于环境污染日益严重，太阳能作为一种绿色可再 与逆变器母线相连，使用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌ ｉｎ验证算法的 生能源得到了各国大力发展，随着光伏发电不断降低成 有效性。 ． 本、提高效率，太阳能光伏发电成为新能源利用的主流 ２光伏电池板数学模型介绍 之一。太阳能光伏发电系统的工作原理比较简单，ＰＶ 方阵受太阳辐射，将太阳能直接转换为直流形式的电能， 方阵的输出接至汇流箱，汇流箱输出端接至逆变器，通 ｌ ＲＩ 过ＭＰＰＴ算法控制汇流箱，通过逆变器实现直流电转换 成交流电，经过变压器输送到电网中，有很多ＭＰＰＴ算 ） Ｚ妄Ｒ８ｎ Ｖ 法比如扰动观察、固定电压法、电导增量法及相关方法 的改进方法。在本文中提出一种基于扰动观察法的改进 Ｉ Ｉ 方法，算法应用于ＤＣ／ＤＣ升压变流器，根据Ｐ－Ｖ曲线斜 图１ ｐｖ等效模型 Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎＥ１ｅｃｔｒ０ｍａｇｎｅｔ ｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００３，４０：２０７—２２７． Ｉｎｔｅｇｒａ１ Ｅｑｕａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １０ｔｈ Ａｎｎｕａ１ Ｒｅｖｉｅｗ 【５】Ｋｕｇａ Ｙ，Ｐｈｕ Ｐ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ１ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｍｉ１１ｉｍｅｔｅｒ－ ｏｆ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ａｐｐｌｌｅｄ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｅ１ｅｃｔｒＯｍａｇｎｅｔｉｃｓ， ｗａｖｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｎ ｄｉ ｓｃｒｅｔｅ ｒａｎｄｏｍ ｍｅｄｉａ ａｎｄ ｆｒｏｍ ｒｏｕｇｈ Ｍｏｎｔｅｒｅｙ，Ｃａｌ ｉｆｏｒｎｉａ，ｒｅ１．２，ＰＰ ４８４—４９１． ｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ】．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｅｉｅｃｔ ｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ［１ ３】Ｊ－．Ｓ．Ｚｈａｏ，Ｗ．Ｃ．Ｃｈｅｗ，Ｉｎｔｅｇｒａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ １９９６，１４：３７－３８． Ｍａｘｗｅ１ ｌ ｓ ｅｑｕａｔ ｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｚｅｒｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｏ ｚｅｒｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ 【６】闫沛文，童创明，姬伟杰．ＳＭ ＦＳＩＡ／ＣＡ Ｇ快速计算二维分形 ｔｏ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔ ｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ 粗糙面的电磁散射特性［Ｊ］．系统工程与电子技术，２００９，３１（９） ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔ ｉｏｎ，Ｏｃｔ．２０００，Ｖｏ１．４８，Ｎｏ．ｉ０，ＰＰ．１６３５—１６４５． ：２１１７－２１２Ｏ． ［１４ Ｚ．Ｇ．Ｑｉａｎ ａｎｄ ｗ．Ｃ．Ｃｈｅｗ，Ａｎ ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ 【７】田炜，任新成．一维指数型粗糙土壤表面电磁散射的矩量法 ｉｎｔｅｇｒａ１ ｅｑｕａｔ ｉｏｎ ｆｏｒ １ｏｗ＇ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｅｔｒｏｍａｇｎｅｔｃｓ 研究［Ｊ］．科学技术与工程，２０１１，１１（１０）：２２１１－２２１４． ａｎａｌｙｓｉｓ，ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｌｅｎａ１ ［８】郭立新，王蕊，吴振森．随机粗糙面散射的基本理论与方法 Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，Ｊｕ１．２００８． 咖．北京：科学出版社，２００９：１－６０． ·［１５】Ｚ．Ｇ．Ｑｉａｎ ａｎｄ Ｗ．Ｃ．Ｃｈｅｗ，Ａｎ ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ＥＦＩＥ ｆｏｒ 【９］Ｂａｓ ｓ．Ｗａｖｅ Ｓｅａｔｔｅｒｉｎｇ ｆｒｏｍ Ｓｔａｔｉ ｓｔｉ ｃａ１１Ｙ Ｒｏｕｇｈ ｈｉ ｇｈ ｓｐｅｅｄ ｉｎｔｅ ｒｃｏｎｎｅｃｔ ａｎａＩＹ ｓｉ ｓ，Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ【Ｃ】．Ｏｘｆｏｒｄ：Ｐｅｒｇａｍｕｍ，１９７９． ＯｐｔｉｃａＴｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒ ｓ，Ｏｃｔ．２００８，Ｖｏ１．５０，Ｎｏ．１０， ［１０】Ａ．Ｉｓｈｉｍａｒｕ，ａｎｄ Ｊ Ｓ．Ｃｈｅｎ．Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｆｒｏｍ ｖｅｒｙ ｒｏｕｇｈ ＰＰ．２６５８—２６６２． ｓｕｒｆａｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｅｃＯｎｄ一０ｒｄｅｒ Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ ［１６】Ｍ．Ｔａ ｓｋｉｎｅｎ ａｎｄ Ｐ．Ｙｉａ－Ｏｉｊａ１ａ，Ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｃｈａｒｇ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔ ｉｏｎ ｗｉ ｔｈ ａｎｇｕｌａｒ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔ ｉｏｎ ｓｈａｄｏｗｉｎｇ【ｉ】． ｉｎｔｅｇｒａ１ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕ１ａｔｉｏｎ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｅｅ．Ａｍ，１９９０：１８７７－１８８３． Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｊａｎ．２００６，Ｖｏ１．５４，Ｎｏ．１，ＰＰ．５８— ［１１】Ｂｒｕｃｅ Ｎ Ｃ．Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃａｔｔｅｒ ｏｆ ｖｅｃｔｏｒ ｅ１ｅｃｔｒ０ｍａｇｎｅｔｉｃ ６７． ｗａｖｅｓ ｆｒｏｍ ｒｏｕｇｈ ｒｅｃｔａｌ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｓｌｏｐｅｓ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅＫｉｒｃｈｈｏｆｆ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｗａｖｅｓ ｉｎ Ｒａｎｄｏｍ ａｎｄ 作者简介高正平（１９５５－），男，汉族，四川成都，硕士，教授， Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｍｅｄｉａ，２Ｏ１１，２１（２）：３６２—３７７． 博士生导师，在电子科技大学主要从事电磁吸波材料的研究； ［１２］Ｗ．Ｗｕ，Ａ．Ｗ．Ｇ１ｉ ｓｓｏｎ ａｎｄ Ｄ．Ｋａｊｆｅｚ．，Ａ Ｃｏｍｐａｒｉ ｓｏｎ ｏｆ 郭靖锋（１９９０－），男，汉族，吉林松原，硕士生，在电子科技 Ｔｗｏ Ｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｆｏｒｍｕｉａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅ１ｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅ１ｄ 大学主要从事电磁吸波材料的研究。 １１ 匣 堡皇！ 垦 ２ ０１ ８－￣－－６月第１ ９卷第６期 图３系统仿真框图 系如表１所示。 本文采用就简 的光伏电池单元模型如图１所示， 采用一个电流并联一个二极管的形式，图１中Ｉ Ｐｈ为 光电流（Ａ）；Ｉ Ｏ为反向饱和电流（Ａ）；ＲＳ为串联电 阻（Ｑ）；Ｒ Ｓ ｈ为并联电阻（Ｑ）。根据光伏电池板 模型可以得到电池输出电流表达式（１），实际使用的 ／ 电池由多个光伏电池单元组成，设完整的单片光伏电 ／ ／ 池板由Ｎ 木Ｎ 个光伏电池单元构成，根据单块电池板的 ／ 一 ｌ／ 组成可以计算出单块电池板的输出端电压和输出电流 分别为式（２）一（４）。 ： ｈ．厶ｆｅｘｐ（ ‘ ／ 罟 … ／ ０ ；＼ ｏｉ ｄ、， 可 ＼ 、 Ｐ－ ｜ ｒ一 鼍ｒ …ｐ￥血ａ ～｜ ／ ）一ｌｊ－＿Ｖ＋ＩｘＲｓ＼ … ／ ＰＶｔ压 ｜ 图２ ｐ－ｖ曲线 （２） 二－Ⅳ ×Ｖ Ｉｓ＝Ｎｐ×Ｉ （３） ： ： ．Ｖ＋ ｌ（￣－）ｘＲｓ）） ．ⅣＰ Ｌ｛。 —（４） 表１占空比控制逻辑跳 Ｐ＿ｖ曲线斜率Ｄｃ／ＤＣ变换器占空比变化趋势 备注 上述公式为单块电池板相关数学表达式，而光伏电站 单台发电设备是由多块电池板串并再一起使用，介绍 ＰＴ 算法时，以单块光伏电池为例说明，但由于光伏电厂单 台逆变器上所接的所有光伏电池可理解为一块由（Ｍ 木Ｎ 木 Ｎ Ｍ ）个光伏电池单元组成的一块光伏电池板，此时电池 板的特性完全一致。 ３算法介绍 根据图２光伏电池Ｐ—Ｖ曲线可知，可以根据Ｐ—Ｖ的斜 率判断出此时光伏电池板是否工作在最功率点，相关判据 如下所示，其中Ｐ代表光伏电池输出功率，Ｖ代表最大功 率点电压，Ａ Ｐ代表功率的变化量，△Ｖ电压得变化量。 当△Ｐ／△ｖ＞０时，通过控制ＤＣ／ＤＣ变流器将ＰＶ工作电 压升高；当△Ｐ／△ｖ＜０时，通过控制ＤＣ／ＤＣ变流器将ＰＶ 工作电压降低；当△Ｐ／Ａ Ｖ＝Ｏ时，说明以找到ＭＰＰ，维持 实现控制占空比的方法有两种，一种是一固定步长的 方法改变ＤＣ／ＤＣ变流器的占空比，这种方法实现简单，但 由于步长固定，固定步长无法满足各种环境要求，造成跟 踪精度低，发电量低，另一种是变步长的方法改变ＤＣ／ＤＣ 变流器的占空比，本文提出一种新的变不长的方法，根据 △Ｐ／△Ｖ的大小选择每次Ｄ改变的大小，根据△Ｐ／△Ｖ的 符号选择改变Ｄ的方向。．当△Ｐ／△Ｖ＞０．ｉ时，Ｄ减小的 步长为一Ｋ木Ｉ△Ｐ／△ｖ Ｉ ，Ｋ为调整系数本文中取Ｉ．２，当 △Ｐ／△ｖ＜一０．ｉ，Ｄ增加的步长为Ｋ：Ｉｃ Ｉ△Ｐ／△Ｖ Ｉ ，当０＜ 当前工作电压。 △Ｐ／△ｖ＜０．１时，Ｄ减小的步长为０．１％占空比，当一０．１ 由于ＤＣ／ＤＣ变换器输入输出电压满足式５的关系式， Ｐ／Ａ Ｖ＜０时，Ｄ增大的步长为０．１％占空比，占空 所以调节Ｐｖ工作电压实际上控制占空比Ｄ，控制逻辑关 ＜Ａ １２ 信息记录材料２ ０１ ８年６月第１ ９卷第６期 城市地下管网建设管理存在的问题探讨 曾忠诚，李壮相，龚文亮 （新东网科技有限公司 福建 福州 ３ ５ ０ ０ ０ ０） 【摘要】在城市的基础设施中，地下管网是重要的组成部分，其承担着传递城市的信息、能源以及污物的功能。但 我国目前在城市建设和管理的过程中，经常由于规划以及建设中存在的问题导致长期反复进行相关的施工，不仅浪费了 资源，也对人们正常的生活和工作造成极大的不便。本文将对城市地下管网建设管理存在的问题进行分析和探讨。 【关键词】城市；地下管网；建设；管理 【中图分类号】ＴＵ９９０．３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００９－５６２４（２０１８）０６—００１３—０２ １引言 随着我国的城市化的进程加快，在城市建设中需要进 行大量的地下管网的施工工作。但不同管线在建设中所遵 守的相关规范各不相同，既没有统一的科学规划，也未能 建立精确完整的管理信息系统，造成城市中经常发生施工 过程中挖断管线，或者频繁改造、反复开挖以及地面出现 塌陷等等问题，导致污水漫流、通讯中断火煤气泄露等事 件时有发生，既影响了人们群众的正常生活，也对资源造 成了浪费，严重的还会危害到国家财产和人们群众的生命 安全。因此必须对城市地下管网在建设和管理中存在的问 压满足理论所示的变化趋势，从而证明算法有效跟踪最大 １ 功率点。 ｌ三 ５结论 Ｏ１％ （６） 本文提出基于扰动观察法的双极式光伏逆变器ＭＰＰＴ 。１％优化策略，并通过仿真实验验证，证明该改进算法可找到 ． １最大功率点（ＭＰＰ）电压变化方向，根据光伏电池ＰＶ特性 ４算法仿真 曲线的斜率取值来确定跟踪最大功率点电压改变电压步 采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对最大输出１００千瓦的两极式 长，根据当前步长的变化快速查找功率最大点。最终达到 逆变器进行仿真，仿真模型主要包括最大输出ｌＯＯｋＷ的光 快速、准确的查找光伏电池板最大功率点的目的。 伏阵列、Ｄｃ—Ｄｃ逆变器、三相逆变器组成系统仿真图如图 ３所示。根据上述ＭＰＰＴ控制算法原理，ＤＣ—ＤＣ变换器通过 本文提出的ＭＰＰＴ控制算法控制Ｐｖ阵列输出电压，同时三 相逆变器采用电压电流双闭环控制实现稳定母线电压Ｃ 。 的目的，系统正常运行输出波形如图４所示，其中包括 ＰＶ输出平均功率Ｐ… 、ＭＰＰＴ电压即ＤＣ—ＤＣ变流器输入电 压ｖⅢｐ 。 为验证所提算法有效性，分别改变光照强度和环境温 度，观察输出功率和Ｐｖ输出电压的变化，图４ａ为分别 改变在不同时刻将光照强度从１０００降低到２５０，温度由 ２５℃升高到４５℃然后降低到Ｏ＇Ｃ，观察光伏输出功率和电 · －．．比变化步长△Ｄ计算公式如等式６所示。 １３