光伏发电系统的光伏电池模拟器设计

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1、第33卷第11期计算机仿真2016年11月文章编号：1006—9348(2016)11—0115—05光伏发电系统的光伏电池模拟器设计滕菁。文桂林，周华安(湖南大学机械与运载工程学院，湖南长沙410082)摘要：为使光伏系统提供高质量电能，设计了一种能够满足太阳能电池特性的特殊电源，称为光伏电池模拟器。由于光伏电池输出电流一电压具有非线性特性，传统的PID控制算法对非线性系统的控制效果比较差，不能满足光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)速度越来越快的需求，由此提出了一种基于模糊PID控制算法的光伏电池模

2、拟器。模拟器是基于BUCK直流变换电路，TMS320F2812控制单元完成信号采样、数据计算和PWM输出。最后通过一个120W光伏阵列模拟器，对光伏电池的静态性能和负载突变时的动态性能进行分析。通过对比PID、模糊PID二种算法的控制效果，结果显示实验波形与理论分析一致．验证了模糊PID算法在光伏阵列模拟器中具有更好的控制效果。关键词：光伏电池模拟器；非线性；模糊控制中圈分类号：TP301．6文献标识码：BThePVCellSimulatorDesignofPhotovoltaicPowerGener

3、ationSystemTENGJing，WENGui—lin，ZHOUHua-an(ThecoUegeofMechanicalandCarderEngineering，HunanUniversity，ChangshaHunan410082，China)ABSTRACT：InordertoreducethecostofPVsystem，thePVarraysimulatorwhichCaJImeetthecharacteristicsofsolarcellsisputforward．Asthecurre

4、nt-voltageoutputofphotovoltaiccensisnonlinearandtheconventionalPIDcontrolalgorithmfornonlinearsystemsisrelativelypoor，itcannotmeetthephotovoltaiccellmaximumpowerpointtracking(MPPT)fasterandfasterdemand．AphotovoltaiccellsimulatorbasedonfuzzyPIDcontrolalg

5、orithmispro-posed．ThisphotovoltaicsimulatorisbasedonaBUCKDCconvertercircuit，thesignalsampling，datacalculationandPWMoutputarecompletedinTMS320F2812controner．Finally，a120WphotovoltaicarraysimulatorisusedtoanalyzethestaticperformanceandthedynamicloadMutati

6、onperformance．BycontrastingtheeffectofPIDcontrolal·gorithmsandfuzzyPIDcontrolalgorithms．theresultsshowthattheexperimentalwaveformsareconsistentwiththetheoreticalanalysisandthefuzzyPIDalgorithmisbetterthanthePIDalgorithmsinphotovoltaicarraysimulator．KEYW

7、ORD$：Photovoltaiccellsimnlator；Nonlinear；Fuzzycontrol1引言在光伏发电系统开发过程中，使用光伏电池进行实验受到天气情况和地理位置的影响。很难保证测试现场光照强度、电池温度等条件稳定，因此．使用光伏电池测试很不方便；另外使用光伏电池进行系统开发，不仅占地面积大，成本高，而且开发进度缓慢f1-3]。为了克服上述问题，光伏电池模拟器被提出，光伏电池模拟器是一种能够模拟光伏电池I—U输出特性的设备，它能降低研发成本，提高研发效率，代替光伏电池在室内完成各种光

8、伏实验．为最大输出功率点追踪(MPPT)、并网发电、外太空环境发电等各种实验提供实验平台[4-6]。光伏电池模拟器的研究重点主要集中在以下几个方面：收稿日期：2015—12—21修回日期：2016—0l一07①光伏电池工程数学模型的建立。包括平抛运动模型和传统指数模型等；②主电路拓扑结构的设计；③模拟器控制算法的研究，传统的模拟器控制算法主要有逐点逼近法、四折线法和PID算法等[7‘8]。在这些算法中．逐点逼近法步长的选取直接影响了系统的性能，大步长时系