鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：732次 | 2019年11月08日
基于模糊控制的光伏電池MPPT的設(shè)計(jì)
隨著全球能源緊張問題的日益嚴(yán)重，再生能源正得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來，光伏能源以其具有無污染，可長期使用等優(yōu)點(diǎn)，得到了很大的發(fā)展。一般光伏系統(tǒng)都希望光伏電池陣列在同樣日照、溫度的條件下輸出盡可能多的電能，即在理論上和實(shí)踐上提出了光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximumpower。pointTracking，MppT)問題。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中由于陣列的功率等級一般較大，因此MppT問題顯得尤為重要。故利用智能控制方法上的智能性、自適應(yīng)性來對非線性的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制，無疑是一個(gè)很好的選擇。
光伏電池的最大功率點(diǎn)
MppT控制的原理與設(shè)計(jì)
MppT控制的原理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動態(tài)自尋優(yōu)過程，通過對光伏電池當(dāng)前輸出電壓與電流的檢測，得到當(dāng)前電池輸出功率，將其與前一時(shí)刻功率相比較，然后根據(jù)功率與占空比的關(guān)系，改變占空比，使其向最大功率點(diǎn)不斷靠近，如此反復(fù)，直至達(dá)到最大點(diǎn)附近的一個(gè)極小區(qū)域內(nèi)。當(dāng)外界光照強(qiáng)度與溫度發(fā)生明顯改變時(shí)，系統(tǒng)會進(jìn)行再次尋優(yōu)。
MppT控制器通過調(diào)整pWwM信號的占空比D，來改變光伏電池的負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的功能。因而，占空比D的大小決定了光伏電池輸出功率p的大小，一般光伏逆變器的p-D關(guān)系如圖3所示。
在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，使用模糊邏輯對系統(tǒng)的輸入和輸出進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以得出一系列控制規(guī)則，可以由微機(jī)十分簡明地實(shí)現(xiàn)。
確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)
MppT控制設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵是模糊控制器的設(shè)計(jì)。選用雙輸入單輸出模糊控制器，如圖4所示。
確定輸入、輸出量模糊子集及論域
△p(n)的模糊集為E，△p(n)/△D(n)的模糊集為EC，△D(n)的模糊集為U。
將語言變量E和U，定義為7個(gè)模糊子集，EC定義為6個(gè)模糊子集，即：
其中：NB，NM，NS，NO，ZO，pO，pS，pM，pB分別表示負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，負(fù)零，零，正零正小，正中，正大等模糊概念。將E，U的論域規(guī)定為15個(gè)等級，將EC的論域規(guī)定為12個(gè)等級，即：
確定隸屬函數(shù)
模糊子集的隸屬函數(shù)形狀較尖，反映模糊集合具有高分辨率特性較高的靈敏度。
(2)離最大功率點(diǎn)較遠(yuǎn)處，采用較大改變量以加快跟蹤速度；離最大功率點(diǎn)附近，采用較小改變量進(jìn)行搜索以減小搜索損失；
(3)當(dāng)達(dá)到以最大功率點(diǎn)為中心的極小的ZO區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定下來，直至外界環(huán)境再次發(fā)生明顯變化
(4)當(dāng)溫度、日照強(qiáng)度等因素發(fā)生變化導(dǎo)致光伏電池輸出功率發(fā)生明顯變化時(shí)，系統(tǒng)能夠作出快速的反應(yīng)，進(jìn)行再次尋優(yōu)。
遵循上述原則，并對實(shí)際仿真結(jié)果進(jìn)行調(diào)整得到最終控制規(guī)則表，如表1所示。
式中：u(Ai)為第i個(gè)模糊輸出量的隸屬度；A為第i個(gè)模糊輸出量。
結(jié)語
仿真發(fā)現(xiàn)，將模糊邏輯控制應(yīng)用于光伏電池最大功率點(diǎn)的跟蹤不僅跟蹤迅速，而且反應(yīng)靈敏，且通過模糊控制表可以實(shí)現(xiàn)離線設(shè)計(jì)，節(jié)省了微機(jī)的內(nèi)部存儲空間，提高了工作速度。
