光伏发电 mppt 控制方法阐述与改进

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1、光伏发电MPPT控制方法阐述与改进第1章绪论1.1课题的背景和意义目前，环境问题和能源问题已经成为制约人类发展的最主要的因素。人口的飞速增长使得能源的消耗量越来越大，而目前大量化石燃料的使用使得环境也遭到了日益严重的破坏。人口的增长使得人们不得不开始寻求更多其他的能源来满足人们日益增长的需求。如图1-1所示，当前温室气体的主要是发电所产生的二氧化碳[1]，发电产生的二氧化碳的含量为所有温室气体中的38%[2]。由此可以看出，解决能源问题与环境问题的根本便在于发电能源结构的改革。如果增加整个发电结构中新能源的比重，就可以显著地减

2、少温室气体的排放，从而改进大气环境。目前，世界各国都在致力于新能源的开发和利用。在英国方面，2002年可再生能源所占的比重为10%，2011年达到了15%，而目标到2020年新能源所产生的电能要达到全国电能总量的20%[3]。由于地理位置的关系，风力发电和潮汐发电是公认的可再生能源政策的重点。在美国，2012年可再生能源占国家电能总量的13.2%[4]。根据奥巴马总统的演说[5]，可再生能源和能源效率的发展标志着新时代的能源勘探。2012年2月24日，美国总统奥巴马呼吁可再生能源在今后三年能翻番[6]。而作为全世界人口最多的国

3、家，我国的发电量每年大概占全世界发电量的30%。如图1-2是我国目前电力能源的结构组成。可以看出目前我国主要的发电能源还是于煤炭。在新能源方面，由于我国水力资源比较丰富，所以我国水力资源所占的比重也比较大。而对于光伏发电来讲，虽然在整个发电能源结构中所占的比重不是很大，但我国已经是世界上年光伏发电量最多的国家。在2007年就已经达到了0.82GULINK仿真.........364.6最大功率跟踪系统中的结构设计和参数选择.....394.7本章小结...........42第5章对于模糊控制运用于最大功率跟踪的改进策略...

4、....435.1自适应模糊控制器的结构..........435.2改进后控制规则的设定.....435.3改进后隶属度函数的确定..........455.4本章小结...........48第5章对于模糊控制运用于最大功率跟踪的改进策略5.1自适应模糊控制器的结构所谓自适应模糊控制器是指当它其中的任意一个可调的参数，比如隶属度函数和模糊控制规则以及输出量的比例因子发生变化时都可以自行地对自身的控制做出相应的调整。相反，如果不能满足这个条件就称为非自适应模糊控制器或者是传统的模糊控制器。如图5-1所示的是本文提出的自适应模

5、糊控制器的框图。由图可以看出，本文提出的模糊控制器是在传统模糊控制器的基础上对输出量的比例因子进行调整，所以可以看成是一种自适应的模糊控制器。将自适应模糊控制器与非自适应的模糊控制器相比较，如图5-7所示，图中的曲线1表示自适应模糊控制器跟踪到的系统的功率，曲线2表示非自适应模糊控制器跟踪到的系统的功率。可以看出在跟踪速度上，自适应模糊控制器略快于传统的模糊控制器。从图中还可以看出，运用传统的模糊控制器进行最大功率跟踪，得到的波形波动比较大，这就说明系统在最大功率点的附近震荡比较严重，而自适应的模糊控制器便很好地改善了这一点。

6、结论本文主要研究了光伏发电中最大功率跟踪的方法，并且在考虑了不均匀光照条件的情况下采用模糊控制的方法进行跟踪。又对传统的模糊控制方法进行了改进，使之能够更加适用于光伏阵列在不均匀光照条件下的最大功率跟踪。论文完成的主要工作如下：（1）研究了光伏电池的基本原理，也就是光生伏特效应。并在此基础上得出了光伏电池的等效电路以及特性方程，以此为基础搭建出了光伏电池的模型，从而得出了光伏电池的输出特性曲线。由得出的光伏电池的I-V，P-V曲线，可以看出光伏电池的输出特性呈很强的非线性，这就使得其应用和控制变得更加困难。因此便需要特定的控制

7、方法。（2）针对光伏电池的效率问题进行了探究，得知可以从四个方面提高效率。分别为负荷预测、光伏材料的改进、最大功率跟踪控制方法以及并网逆变器的设计。而本文选择了从最大功率跟踪方法上进行改进，对目前存在的几种最大功率跟踪的方法进行了对比研究，并结合其优缺点进行改进，提出了一种将恒定电压法与变步长扰动观测法相结合的新的最大功率跟踪方法。经仿真实验证明，新的方法可以更加准确快速地追踪到系统的最大功率点。（3）在单片光伏电池模型的基础上，搭建出不均匀光照条件下的光伏电池模型，并且通过仿真发现光伏电池的输出特性曲线发生了畸变，出现了多个

8、波峰，模糊控制器可以较为准确地跟踪到系统的最大功率点。本文将模糊控制理论运用于不均匀光照条件下的最大功率跟踪，经过仿真实验，发现模糊控制方法适用于不均匀光照下的最大功率跟踪。