光伏發(fā)電系統(tǒng)中Boost型DC-DC變換器控制性能優(yōu)化研究

［關鍵詞］Boost 型變換器；超螺旋算法；干擾觀測器；復合控制器

［中圖分類號］TM615 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0148–03

隨著煤、石油和天然氣等燃料的日益短缺以及環(huán)境問題的日益顯著，近年來光伏發(fā)電技術得以迅速發(fā)展[1–2]。目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)越來越廣泛地應用于家用供電、光伏電站等領域[3–4]。光伏發(fā)電系統(tǒng)中，Boost 型DC-DC 變換器是儲能裝置中的核心部件，其控制性能關乎系統(tǒng)是否能夠安全、穩(wěn)定運行。因此，提高Boost 型DC-DC 變換器控制性能對光伏發(fā)電技術的發(fā)展有著非常重要的意義。

滑模控制憑借其結構簡單和設計方便等優(yōu)點[5]，被廣泛地應用于Boost 型DC-DC變換器控制系統(tǒng)中，但由于滑?？刂谱陨泶嬖诙墩窈蜐u近收斂等特性，使得在滑?？刂谱饔孟碌腂oost 型DC-DC變換器控制系統(tǒng)存在嚴重的抖振且收斂速度較慢。抑制滑模抖振問題的方法大致可分為兩類，一類是以邊界層或飽和函數取代sign 函數，另一類是采用高階滑模控制。其中，超螺旋算法是高階滑模控制方法中應用最為廣泛的方法。針對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的Boost 型DC-DC變換器控制，文章采用電壓外環(huán)和電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制結構，提出一種基于超螺旋算法的復合控制方案。利用Matlab 軟件中的Simulink 工具箱構建仿真模型，檢驗文章所提出的控制策略的有效性。與雙閉環(huán)PI控制方法相比，文章所提出的復合控制方案具有更優(yōu)的控制性能。

輸出電壓波形如圖1 所示，輸出電壓波形（圖1）細節(jié)放大如圖2 所示。由圖1 可以清楚地看出，文章所提出的復合控制策略相比于雙閉環(huán)PI 控制器可使得Boost 型DC-DC 變換器控制系統(tǒng)有更快的響應速度和更少的調節(jié)時間。

根據表1 和圖2 可知，當存在負載擾動時，文章所提出的復合控制方案使得系統(tǒng)有著更快的動態(tài)恢復特性以及更強的抗干擾性能。因此，相比于雙閉環(huán)PI 控制算法，在文章所設計的控制器作用下，Boost 型DC-DC 變換器控制系統(tǒng)具有更優(yōu)的控制性能。

4結束語

文章針對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的Boost 型DC-DC變換器提出了一種基于超螺旋算法的復合控制方法，采用電壓外環(huán)和電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制結構。該控制策略可實現(xiàn)對存在負載變化的Boost 型DC-DC 變換器系統(tǒng)的有效控制。電壓內環(huán)基于超螺旋算法設計了魯棒性強的滑模控制器。電壓外環(huán)通過觀測器快速準確估計出擾動，再基于PI 控制器設計一種復合控制器，該控制策略使得系統(tǒng)具有強抗干擾性能，同時改善了系統(tǒng)的控制性能。最后，使用MATLAB/ Simulink 搭建仿真模型，驗證了文章所提出的控制方法相比于雙環(huán)PI 控制算法可使得Boost 型DC-DC 變換器系統(tǒng)具有更快的響應速度和更高的控制精度。