PDF《模糊控制在光伏 M PPT 控制中的应用》

2010 -09-18 t 应用实例 t 仪器仪表用户 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 EIC Vo.l

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1 31 为提高光伏发电的能量利用率, 本文针对最大功率点 跟踪控制 (MPPT)进行了研究分析.传统的 M PPT 算 法有固定电压控制、 功率回授法、 电导增量法和扰动 观察法等, 固定电压法忽略了温度对阵列开路电压的 影响, 控制精度较差.扰动观察法在环境变化时容易 发生误判现象, 而且和电导增量法、 功率回授法类似, 都是定步长的寻优算法, 不能根据光伏电池输出特性 来调整其寻优的速度.为此, 本文采取模糊控制来实 现MPPT, 并应用 S I MULINK 实现了对光伏发电系统 直流部分的控制, 通过仿真结果验证了模糊控制应用 于MPPT的可行性.

1 仿真模型的搭建 为了实现光伏电池输出的最大功率点跟踪, 一般 使用 DC-DC 变换器来完成输出电压或电流的控制工 作.DC-DC变换器包括 BUCK 变换器、 BOOST 变换 器和 BUCK-BOOST 变化器, 在光伏发电系统的实际 设计和仿真中, 通常选用 BOOST 变换器作为系统仿 真的控制模型.因为 BOOST变换器可以始终工作在 输入电流连续状态下, 在电感足够大时, 输出电流的 纹波会比较小, 接近平滑的直流电流.相对于 BUCK 变换器而言, 输出电流的效果更加理想, 也避免了加 入储能电容带来的弊端 [

3 ] .BOOST电路设计起来比 较简单, 在工程应用 中较容易实现.综上而 言, BOOST变换器是相对更为合适的选择.BOOST主电 路模型如图 1所示. 图1光伏发电系统 BOOST主电路模型 当BOOST电路工作在电感电流连续模式下时, 其工作状态如下所述: 1)当开关管 T 导通时, 二极管 D的阳极接 PV 的 负极, 承受反压而截至.此时电感在电源电压的作用 下, 电感电流呈线性增长, 储存的磁场能量也逐渐增 加.而此时电容 C放电, 实现对负载 R持续供电. 2)当开关管 T 断开时, 电源电压和电感同时对 负载 R和电容 C 供电, 负载 R 的电压仍然保持同方 向不变. 当电路达到稳态工作时, 开关管 T 导通期间的电 感电流增长量和断开期间的减小量应该是一致的. 通过分析可得到电压增益为: M = U0 Us =

1 1 - Dc 式中, U0 为负载 R的端电压, Dc 为开关管 T 的占空比 (0 [ Dc [ 1). 最大功率点跟踪正是通过调节占空比 Dc, 从而 改变光伏电池输出功率, 同时又通过输出侧功率的反 馈值调节占空比 D c, 最终调节光伏电池输出的功率, 使其达到最大功率输出. 控制方式如图 2所示. 图2最大功率点跟踪控制方式

2 最大功率点跟踪控制策略 本文采取模糊控制的方法实现了最大功率点跟 踪的控制, 合理的模糊控制具有较好的动态性能和稳 态精度. 对于光伏发电系统, 光伏电池的功率输出在 光伏电池结温和日照强度等因素的综合影响下而呈 现出多元非线性的关系. 利用模糊控制, 根据光伏电 池的输出特性和运行经验, 可以制定合适的控制规 则, 使系统的工作电压快速而精确的稳定在最大功率 点电压值.

2 .

1 模糊控制的输入输出设置 模糊控制的输入量设置为光伏电池的输出功率 对于输出电压的变化率 dP d U 和电压变化量 dU. 其模糊 子集分别划分如下: dP dU = {NB,N S, Z, PS, PB } $U = {NB, NS, Z, PS, PB } 设定输入量的语言变量的基本论域都为 [ -

8 , 8], 其对应的离散论域为 17个等级. 模糊控制器的输出量设置为占空比调节量 Dc. 其模糊子集划分如下: Dc = {NB, NS, Z, PS, PB } 设定输出量的基本论域为 [ -