模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用

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1、第30卷第3期计算机仿真2013年3月文章编号：1006-9348(2013)03—0134—04模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用黄克亚(苏州大学阳澄湖校区，江苏苏州215137)摘要：光伏电池的输出功率随外部环境和负载的变化而变化，为有效利用太阳能，需要对其进行最大功率点跟踪(MPPT)。模糊控制属于有差控制，在最大功率点附近仍有振荡存在，为进一步提高光伏发电MPPT控制品质，提出一种基于占空比扰动的模糊PID双模控制策略。其基本方法是直接将占空比作为控制变量，在模糊控制基础上加入了传统的PID控制，在大偏差范围内采用模糊控制进行快速响应调整

2、，在小偏差范围内的精度调整采用常规PID控制，实现了MPPT精确性和快速性的兼备。仿真结果表明，改进方法能够快速、准确地跟踪光伏电池的最大功率点，避免在最大功率点的振荡，提高了能量转换效率。关键词：最大功率点跟踪；模糊控制；比例积分微分控制；仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：BApplicationofFuzzyPIDControlinMPPTofPhotovoltaicPowerGeneratingSystemHUANGKe-ya(YangchengLakeCampusofSoochowUniversity，SuzhouJiangsu2151

3、37，China)ABSTRACT：TheoutputpowerofPVmodulevarieswithmoduletemperature．Inordertoeffectivelyusesolarener-gY，itneedsmaximumpowerpointtracking(MPPT)．Fuzzycontrolisstaticerrorcontrol，itstillhasoscillationsex—istingnearthemaximumpowerpoint．InordertofurtherimprovethephotovoltaicMPPTcon

4、trolquality，afuzzyPIDcontrolstrategybasedonthedutycycleperturbationwasproposed．ThebasicapproachesaretodirectlytakethedutycycleascontrolvariablesandtointroducethefuzzycontroltothetraditionalPIDcontr01．Thefuzzycontrolisusedtorespondquicklytoadjustmentsinthelargedeviationsandthecon

5、ventionalPIDcontrolisusedforaccurateadjustmentwithinsmalldeviationsbothwiththeaccuracyofandtherapidityofMPPT．ThesimulationresultsshowthatthismethodCanquicklyandaccuratelytrackthemaximumpowerpointofphotovoltaiccells，avoidtheoscillationinthemaximumpowerpoint，andimprovetheenergycon

6、versionefficiency．KEYWORDS：Maximumpowerpointtracking(MPPT)；Fuzzycontrol；PIDcontrol；Simulation1引言随着全球性能源危机和环境污染的日趋严重，有效、合理地利用现有资源、保护环境已成为全球关注的焦点。太阳能光伏发电具有无污染、无噪声、取之不尽、用之不竭等优点，成为新能源研究的热点之一。然而太阳能光伏组件是非稳定电源，光照、温度、负载的改变均会引起光伏电池输出功率变化，为有效利用太阳能需要对其进行最大功率点跟踪。目前已知MPPT算法主要有固定电压法、扰动观察法、电导增

7、量法、模糊控制法和神经网络法等。固定电压法简单基金项目：2011年江苏省轨道交通控制工程技术研发中心开放基金项目(KFJJ2011006)收稿日期：2012—06—18—134一且容易实现，但忽略了温度对开路电压的影响，所以并不能完全跟踪最大功率点。扰动观察法和电导增量法同为MPPT经典算法，但扰动观察法抗干扰能力较差，容易发生误判现象。电导增量法控制复杂，对硬件要求高，需要高精度的A／D转换器。两种算法跟踪步长设置大小都会影响系统的动态和稳态性能，且较难找到平衡点。这些特性都限制了两种算法的应用¨o。模糊控制不依赖于被控对象的数学模型，能够根据功率变

8、化幅度自动调整占空比，能有效提高系统随外部环境变化的快速响应能力，并能一定程度上减少最大功率点