CN210954667U - 一种专家pid控制的太阳能光伏mppt控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，属于太阳能光伏控制技术领域。本实用新型包括单片机控制单元、检测单元、执行单元、太阳能光伏输入单元和监控显示单元，单片机控制单元包括中央处理器、开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和专家PID控制器，中央处理器分别连接开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和专家PID控制器，专家PID控制器连接模拟量输出模块，检测单元连接模拟量输入模块和太阳能光伏输入单元。本实用新型将专家自适应PID控制技术与先进的计算机软、硬件技术完美结合起来，依据单片机控制单元实现专家PID控制器参数的自动寻优工作，具有超调量小、响应快、能量转换效率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能光伏控制技术领域，具体是涉及一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置。
背景技术
随着石油、煤炭和天然气等化石燃料的迅速消耗，环境污染与能源危机日益加剧，太阳能具有清洁安全、取之不尽和用之不竭等特点，成为新能源研究的热点之一。然而太阳能光伏组件是非稳定电源，光照、温度、负载的改变均会引起光伏电池输出功率的变化。为有效利用太阳能，需要对其进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)。光伏***很难用精确的模型描述，目前在太阳能MPPT控制中普遍使用常规PID 控制器，但常规PID控制器的参数不具备在线优化的功能，控制精度略显不足。其他算法控制如固定电压法忽略了温度对开路电压的影响，扰动观察法抗干扰能力较差，对硬件要求高。太阳能光伏MPPT控制器控制策略与太阳能光伏转换效率密切相关。因此，要寻求在非线性控制策略上的MPPT控制方法，其目的是当***工作环境发生变化时控制器的参数能自适应地相应调整，从而使***具有克服自身不确定性的能力。
专家PID控制器将专家控制与常规PID控制相结合，具有自整定、自学习等功能，可以用来描述复杂***的特性，并通过学习和自组织得到相应的控制策略。
发明内容
本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，包括单片机控制单元、检测单元、执行单元、太阳能光伏输入单元和监控显示单元，所述监控显示单元连接单片机控制单元，所述单片机控制单元包括中央处理器、开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和专家PID控制器，所述中央处理器分别连接开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和专家PID控制器，所述专家PID控制器连接模拟量输出模块，所述检测单元连接模拟量输入模块和太阳能光伏输入单元，所述执行单元包括依次连接的PWM控制器、Boost占空比控制电路、Buck DC/DC 直流变直流变换电路和蓄电池负载，所述PWM控制器连接模拟量输出模块，所述Buck DC/DC直流变直流变换电路连接太阳能光伏输入单元。
作为优选，所述检测单元包括用于接收太阳能光伏电量信号的输入变送器和用于传送太阳能光伏电量信号的输出变送器，所述输入变送器连接太阳能光伏输入单元和BuckDC/DC直流变直流变换电路，所述输出变送器连接模拟量输入模块。
作为优选，所述太阳能光伏输入单元为太阳能光伏阵列PV。
作为优选，所述监控显示单元为计算机，所述计算机通过以太网与中央处理器连接。
本实用新型具有的有益效果：本实用新型改变了传统MPPT装置的PID功率控制方式，将专家自适应PID控制技术与先进的计算机软、硬件技术完美结合起来，依据单片机控制单元实现专家PID控制器参数的自动寻优工作，相比传统MPPT控制方式，具有超调量小、调整时间短、响应快、能量转换效率高等优点。本实用新型有效提高了太阳能光伏MPPT 的能量转换效率。本实用新型中，专家PID控制器结合了专家知识，根据控制误差绝对值的大小和控制误差绝对值的变化方向来决定控制器的控制作用，具有的自整定、自学习等功能，通过学习和自组织得到相应的控制策略，从而使控制误差迅速减小。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图。
图中：1、单片机控制单元；2、检测单元；3、执行单元；4、太阳能光伏输入单元； 5、监控显示单元；6、中央处理器；7、开关量模块；8、模拟量输入模块；9、模拟量输出模块；10、专家PID控制器；11、PWM控制器；12、Boost占空比控制电路；13、Buck DC/DC 直流变直流变换电路；14、蓄电池负载；15、输入变送器；16、输出变送器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，如图1所示，包括单片机控制单元1、检测单元2、执行单元3、太阳能光伏输入单元4和监控显示单元5，所述监控显示单元5连接单片机控制单元1，所述单片机控制单元1包括中央处理器6、开关量模块7、模拟量输入模块8、模拟量输出模块9和专家PID控制器10，所述中央处理器6 分别连接开关量模块7、模拟量输入模块8、模拟量输出模块9和专家PID控制器10，所述开关量模块7用于输入太阳能光伏MPPT功率预定值，所述专家PID控制器10连接模拟量输出模块9，所述检测单元2连接模拟量输入模块8和太阳能光伏输入单元4，所述执行单元3包括依次连接的PWM控制器11、Boost占空比控制电路12、Buck DC/DC直流变直流变换电路13和蓄电池负载14，所述PWM控制器11连接模拟量输出模块9，所述Buck DC/DC直流变直流变换电路13连接太阳能光伏输入单元4。
所述检测单元2包括用于接收太阳能光伏电量信号的输入变送器和15用于传送太阳能光伏电量信号的输出变送器16，所述输入变送器15连接太阳能光伏输入单元4和BuckDC/DC直流变直流变换电路13，所述输出变送器16连接模拟量输入模块8。
所述专家PID控制器10能模拟人类专家的控制知识与经验，具有太阳能光伏最大功率点跟踪MPPT的控制知识，能根据控制输出误差绝对值的大小和控制误差绝对值的变化方向来决定光伏MPPT输出作用，从而使输出控制误差迅速减小。当温度与外界光照强度发生明显改变时，专家PID控制器10根据太阳能光伏MPPT控制***输出功率实际值与预定值的偏差情况，不断调整PID参数，通过单片机的PID运算子程序，由模拟量输出模块 9输出到PWM控制器11，PWM控制器11通过不断优化调整Boost占空比控制电路12的占空比信号，通过控制Boost占空比控制电路12的占空比大小，从而控制Buck DC/DC直流变直流变换电路13的开关管导通时间，使MPPT功率输出并不断靠近最大功率目标，实现太阳能光伏MPPT的跟踪控制。
所述太阳能光伏输入单元4为太阳能光伏阵列PV，用于提供太阳能光伏能量。
所述监控显示单元5为计算机，所述计算机通过以太网与中央处理器连接，完成现场参数设置、运行方式设立、各种参数显示、运行状态、报警记录、数据统计等功能。
正常运行时，检测单元用于实时检测太阳能光伏输入单元的电流、电压等电量信号，并将电量信号转换为4-20mA的电流信号，然后将电流信号传送到模拟量输入模块中，模拟量输入模块将采集到的电流信号传送至中央处理器；中央处理器利用专家PID控制器进行信号处理，专家PID控制器根据专家库知识、以及具有的自整定、自学习等功能，形成精确控制量，由模拟量输出模块输出到PWM控制器，PWM控制器通过不断优化调整Boost 占空比控制电路的占空比信号，通过控制Boost占空比控制电路的占空比大小，控制Buck DC/DC直流变直流变换电路的开关管导通时间，使MPPT功率输出并不断靠近最大功率目标，对蓄电池负载输出最大功率，达到提高太阳能光伏MPPT能量转换效率的目的。
综上，本实用新型改变了传统MPPT装置的PID功率控制方式，将专家自适应PID控制技术与先进的计算机软、硬件技术完美结合起来，依据单片机控制单元实现专家PID控制器参数的自动寻优工作，相比传统MPPT控制方式，具有超调量小、调整时间短、响应快、能量转换效率高等优点。本实用新型有效提高了太阳能光伏MPPT的能量转换效率。本实用新型中，专家PID控制器结合了专家知识，根据控制误差绝对值的大小和控制误差绝对值的变化方向来决定控制器的控制作用，具有的自整定、自学习等功能，通过学习和自组织得到相应的控制策略，从而使控制误差迅速减小。
最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，包括单片机控制单元、检测单元、执行单元、太阳能光伏输入单元和监控显示单元，其特征在于所述监控显示单元连接单片机控制单元，所述单片机控制单元包括中央处理器、开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和专家PID控制器，所述中央处理器分别连接开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和专家PID控制器，所述专家PID控制器连接模拟量输出模块，所述检测单元连接模拟量输入模块和太阳能光伏输入单元，所述执行单元包括依次连接的PWM控制器、Boost占空比控制电路、Buck DC/DC直流变直流变换电路和蓄电池负载，所述PWM控制器连接模拟量输出模块，所述Buck DC/DC直流变直流变换电路连接太阳能光伏输入单元。
2.根据权利要求1所述一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，其特征在于所述检测单元包括用于接收太阳能光伏电量信号的输入变送器和用于传送太阳能光伏电量信号的输出变送器，所述输入变送器连接太阳能光伏输入单元和Buck DC/DC直流变直流变换电路，所述输出变送器连接模拟量输入模块。
3.根据权利要求1或2所述一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，其特征在于所述太阳能光伏输入单元为太阳能光伏阵列PV。
4.根据权利要求1所述一种专家PID控制的太阳能光伏MPPT控制装置，其特征在于所述监控显示单元为计算机，所述计算机通过以太网与中央处理器连接。
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| CN201921814123.3U CN210954667U (zh) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 一种专家pid控制的太阳能光伏mppt控制装置 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN210954667U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113325915A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 浙江工业职业技术学院 | 一种改进粒子群算法的光伏mppt装置 |
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2019
- 2019-10-25 CN CN201921814123.3U patent/CN210954667U/zh active Active
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| CN113325915A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-31 | 浙江工业职业技术学院 | 一种改进粒子群算法的光伏mppt装置 |
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