基于占空比模糊控制的光伏發(fā)電系統MPPT技術(shù)
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目前實(shí)現MPPT的方法有恒定電壓(CVT)法，擾動(dòng)觀(guān)察(PO)法及增量電導(INC)法等。文中研究光伏發(fā)電系統中的MPPT問(wèn)題，基于模糊控制理論，即利用模糊集合的基本概念和連續隸屬度函數的理論，提出了占空比模糊控制干擾觀(guān)察法。通過(guò)MATLAB／Simulink建模仿真，實(shí)現在任意外界環(huán)境下最大功率點(diǎn)的跟蹤，并與非模糊控制的占空比干擾觀(guān)察法相比較，結果表明該方法在快速性和穩定性方面取得了更好的效果。
1 光伏電池的數學(xué)建模
光伏電池模型通常要求僅采用廠(chǎng)家提供標準條件(光照強度Sref=1000W／m2，電池溫度Tref=25℃)下的光伏電池板測試參數Isc、Uoc、Im、Um，并且要在滿(mǎn)足工程精度的情況下盡可能地簡(jiǎn)化模型。
式中，Isc為標準條件下光伏電池的短路電流；Uoc為標準條件下光伏電池的開(kāi)路電壓；Im為標準條件下光伏電池的最大功率點(diǎn)電流；Um為標準條件下光伏電池的最大功率點(diǎn)電壓。因此，只要知道這4個(gè)參數，就可以得到在標準條件下的光伏電池I—V特性曲線(xiàn)。
假定光伏電池特性曲線(xiàn)基本形狀不變，根據標準條件下的Isc、Uoc、Im、Um和任意的光照強度、環(huán)境溫度等參數，可以計算出任意外部環(huán)境下的Isc’、Uoc’、Im’和Um’，得到光伏電池模型：
2 占空比模糊控制實(shí)現MPPT
2．1 算法原理
基于占空比擾動(dòng)觀(guān)察法原理，目標量為：光伏陣列的輸出功率P；控制量為：Boost電路的占空比D。
根據功率值變化量△P(n)=P(n)-P(n-1)和n-1時(shí)刻的占空比調整步長(cháng)△D(n-1)，決定當前時(shí)刻的調整步長(cháng)大小△D(n)。光伏發(fā)電系統的模糊控制原理圖如圖1所示。
圖1中，輸入△P(n)表示第n時(shí)刻與前一時(shí)刻輸出功率差的實(shí)際值，△p(n)表示△P(n)對應于模糊集論域中的值；輸入△D(n-1)表示第n-1時(shí)刻占空比D調整步長(cháng)的實(shí)際值，△d(n-1)表示△D(n-1)對應于模糊集論域中的值。輸出△D(n)表示第n時(shí)刻占空比D調整步長(cháng)的實(shí)際值，△d(n)表示△D(n)對應于模糊集論域中的值；D(n-1)表示第n-1時(shí)刻占空比的實(shí)際值，D(n)表示第n時(shí)刻占空比的實(shí)際值．e-Ts為一個(gè)單位延遲環(huán)節，Ke、Ka分別表示功率差和調整步長(cháng)的量化因子。
在每一次尋優(yōu)周期開(kāi)始時(shí)，采樣當前時(shí)刻的輸出功率值P(n)和前一時(shí)刻調整步長(cháng)△D(n-1)，計算當前時(shí)刻P(n)和前一時(shí)刻P(n-1)的差值△P(n)，并對△P(n)和△D(n-1)進(jìn)行量化，得到模糊集論域中的變量△p(n)和△d(n-1)，將其作為模糊控制器的輸入，通過(guò)模糊推理得到當前時(shí)刻的調整步長(cháng)△d(n)，經(jīng)重心法反模糊化后，得到控制量占空比調整步長(cháng)△D(n)的實(shí)際值，再與當前時(shí)刻的占空比D(n-1)相加得到下一時(shí)刻的占空比D(n)，調整光伏陣列的輸出電壓和功率，然后就進(jìn)入下一次的尋優(yōu)周期。不斷重復上述過(guò)程，直到輸出功率差△P(n)達到精度要求，即，到達了光伏系統的最大功率點(diǎn)。
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