基于模糊控制的光伏系统MPPT.pdf

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1、研究与开发基于模糊控制的光伏系统MPPT陈广华杨海柱（河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454003）摘要针对光伏电池的非线性特性和光伏阵列成本高、转换效率低的缺点，为充分提高光伏发电系统的效率，根据最大功率点跟踪原理及常用MPPT方法的优缺点，本文提出了将模糊控制算法应用到光伏系统最大功率点的跟踪控制中。该方法能快速响应外界环境的变化，并且在最大功率点波动比传统方法小。Matlab/Simulink仿真结果证明，该方法能使系统稳定工作在最大功率点，同时能快速准确地跟踪太阳能电池最大功率点。关键词：MPPT；模糊控制；扰动观察法MaximumPowerPointTrackinginP

2、hotovoltaicSystembyUsingFuzzyArithmeticChenGuanghuaYangHaizhu（HenanPolytechnicUniversityElectronicEngineeringandAutomationCollege,Jiaozuo,Henan454003）AbstractAccordingtothenon-linearcharacteristicsofphotovoltaicandthesolarbattery’sdiadvantagesofhighcost,lowtransferefficiency,anovelmodifiedfuzzycont

3、rolmethodforMPPTphotovoltaicsystemisintroduced,byanalyzingthemechanismandcontrolmethodsofMaximumPowerPointTracking(MPPT),inordertoimprovetheefficiencyofthephotovoltaicsystem.ThismethodcantrackMPPchangesrapidlywithsmallerdisturbance.Experimentalresultsshowthatthesystemcanoperateinmaximumpowerpointst

4、eadilyandtracktheMPPquickly.Keywords：MPPT；fuzzycontrol；disturbanceandobservationmethod1引言光伏发电具有无污染、无噪声、取之不尽用之不竭等优点，越来越受到关注，在未来的供电系统中将占有重要的地位。制约光伏系统发展的主要因素是初期投资费用和能量转换效率。解决这些问题必须提高光伏阵列的光电转换效率和使其输出功率图1太阳能电池等效电路最大化。（3）太阳能电池的输出功率2太阳能电池阵列特性当流进负载R0的电流为I0，负载的端电压为V0时，由太阳能电池的等效电路图可以得到如下的解（1）太阳能电池的等效电路（见图1）。

5、析式（2）太阳能电池是一种光电转换的半导体装餿q饊V+IR00sI=I藝I饃exp[(V+IR)]藝1饌藝0gd00s置，其产生的电压和电流分别受温度和光照强度的饈AKT饢Rsh影响。当受光照射的太阳能电池接上负载时，光生式中，Ig为光生电流；Id为二极管饱和电流；q为电电流流经负载，并在负载两端建立起端电压。这时荷电量（l×10-19库仑）；A为二极管因子；K为波尔太阳能电池的工作情况可用图1所示的等效电路来兹曼常数（1.38×10-23焦耳/度）；T为开氏温度（K）；描述。V0为电池的输出电压；I0为电池的输出电流；Rs为河南省重点科技攻关项目（082102240008）河南理工大学博士

6、基金（648193）2010年第5期37河南理工大学青年骨干老师基金（649093）研究与开发等效串联电阻；Rsh为等效并联电阻。反方向调整，最后可控制电压在最大功率点附近一且有输出端电压：V=IR定范围内来回摆动。000可得太阳能电池的输出功率（2）MPPT控制算法2P=V0I0=I0R0常用的最大功率跟踪控制算法有恒电压跟踪算法2飭餿q饊I(R+R)餑（CVT）、干扰观察法（P&O）、增量电导法（IC）等。0s0=飴I藝I饃exp[(V+IR)]藝1饌藝餛Rgd00s0餉饈AKT饢R餷CVT方式具有控制简单、可靠性高、稳定性好、sh当负载R0从0变化到无穷大时，即可画出如图易于实现等优点

7、，但是光伏阵列最大功率点对应的2所示的太阳能电池负载特性曲线。电压会随环境温度的变化而变化，对于四季温差和日温差环境较大的地区，该方法不能实时跟踪光伏阵列的最大功率点。干扰观察法（P&O）的原理是每隔一定时间增加或减少光伏阵列输出电压，并观测之后其输出功率变化方向，来决定下一步的控制信号。该方法虽然算法简单且易于硬件实现，但相应速度较慢，跟踪步长的设定无法兼顾跟踪精度和相应速度，在特定情况下还会出现误判，只适