IEEE论文原文及中文翻译AN INTELLIGENT MAXIMUM POWER POINT TRACKER USING PEAK CURRENT CONTROL

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1、翻译部分中文译文一种利用峰值电流控制的智能最大功率点跟踪器NeilS.D’Souza,LuizA.C.LopesandXueJunLiu肯高迪亚大学电子与计算机工程学院摘要:扰动观察最大功率点跟踪(MPPT)算法，由于其实现简单且具有追踪在不同气候条件也就是不同太阳辐照、电池板温度等因素下的太阳能电池阵列最大功率点的能力，常用在光伏系统中。基于峰值电流控制和利用瞬时采样值来计算下一个扰动动方向的扰动观察法具有更快的暂态以及在在最大功率点更小的振荡。参考电流固定步长的使用会导致这不是一个最合适的解决方案。本文提出一种利用峰

2、值电流控制的基于模糊逻辑的扰动观察最大功率点跟踪算法。而这里的峰值电流控制为了取得更好的暂态与稳态性能而采用了参考电流变步长的方法。仿真结果显示在瞬态响应中有15%增益而在稳定状态时的功率损耗有所减少。另外，参考电流定步长的扰动观察法以及智能MPPT算法,这两种方案都能够在部分被遮荫的太阳能电池组中判别出全局最大功率点，然而智能MPPT算法性能更好。一、简介为了满足由于工业和人口增长而带来的日益增加的能源需求，可再生能源在经济上变得的更加可行。其中,太阳能展现出了额外的特点：是很容易展开更加接近最终用户住宅房顶和建筑物的

3、外面。电池板的输出功率随气候条件(太阳辐射水平和温度)以及它们的输出电压电流而变化。控制太阳能转换系统在最大功率点工作对于提高太阳能系统的输出效率是至关重要的。最大功率点跟踪(MPPT)方法的使用就是为了这个目的。这个MPPT算法给光伏阵列和能量存储设备或负载之间的电力电子接口提供了一个参考电流或电压。太阳能电池板的输出电压或电流根据气候条件来调整，这样太阳能电池板就会在最大功率点或者附近工作。离线或开环MPPT方法一般使用先前获得的训练数据和太阳能辐射测量值,以及光伏阵列的短路电流、开路电压。基于神经网络的几种方法、遗

4、传算法、目标模型模糊建模逻辑可以实现这些方法。这些方法能够降低实现成本,但达不到最优性能。包括扰动和观察法、电导增量法、波纹交互作用控制在内的在线方法是根据光伏阵列电压电流实际值来跟踪最大功率点的，因此可以给光伏系统提供最优化运行点。在线方法由于用到额外的电路而通常价格更高，通常只用于大型光伏系统。然而,随着低成本微控制器以及FPGA的使用这些方法也可以适用于基于模块化的电力电子接口。当前模糊逻辑被越来越多地用做一个方便的工具，来模拟和控制一些自然界中的非线性系统，时代太阳能光伏阵列也不例外。在过去的一段时间里它已经被使

5、用和其他常用MPPT算法如扰动观察法一起。它的主要的目标通常是根据光伏阵列的一个或多个参数确定占空比增量或者PWM调制信号。误差E(k)和误差变化量Δe(k),而其中E(k)=ΔP/ΔI，已经被用来改变PWM控制的参考电压。在【9】中，为了实现最大功率点跟踪，需由光伏系统的功率变化量及其变化率和现有占空比一起用来输出要增加的占空比。值得一提的是,使用在先前计算中的参数通常平均值。在峰值电流控制的系统中，利用光伏电压和电流瞬时值的扰动观察法能够有效地提高峰值电流响应时间，这在【10】中已得到证实。然而，它选用了固定的参考电

6、流增量,这样便在瞬态和稳态性能之间做了折中。本文表明了通过使用能够同时判断下一次扰动的方向(参考电流的变化)和扰动大小的模糊逻辑控制器，可以同时提高瞬态和稳态性能。该被提及的智能控制器的优越性能在光伏电池局部遮荫条件下也得以展现。该文按照如下顺序写作的：第二部分论述使用的峰值电流控制和瞬时值取样的优点。第三部分提出了基于模糊逻辑的MPPT方案和模糊控制器、隶属函数、规则库的设计等。固定增量的峰值电流控制和基于模糊控制的峰值电流控制器的MATLAB/Simulink仿真结果呈现在第四部分中。而且也给出了它俩的对比。传统的固

7、定步长的MPPT以及智能MPPT算法在光伏电池部分遮荫情况下的性能也作了阐述。二、在MPPT算法中瞬时值参数的使用扰动观察法已经用于模拟电路和数字电路。它们通常是基于通过低通滤波器而得到的光伏系统电压、电流的平均值的比较。而低通滤波器带来了延迟,不管是在平均电流还是电压的控制下都引起了响应速度的减缓。例如,基于DSP系统实现的扰动观察法从开始到最大功率点的响应时间能到达几秒钟。该MPPT方案使用了峰值电流控制的BoostDC/DC电路。没有电容器并联到光伏阵列。虽然这里会有增加电压纹波,但系统的工作点仍在功率电流曲线上。

8、MPPT算法的为峰值电流控制器输出电流参考值。通过比较两个不同采样时刻时的光伏电池电压电流瞬时值，可以得到使光伏系统输出功率增大的参考电流增量。基于峰值电流控制和光伏参数瞬时值采样的扰动观察MPPT算法的原理可以根据如下所示的图1来解释。我们假设系统工作在最大功率点的左边而且参考电流的增加会使得光伏电流的平均值上升。