模糊控制技术及扰动观察法提升光伏发电MPPT性能-黄克亚.doc

欢迎引用：[1] 黄克亚, 尤凤翔, 李文石. 组合模糊控制模糊控制摘 要：关键词：模糊控制最大功率点跟踪ombination of Fuzzy Logic Control and Perturbation Observation used to improve the MPPT performance of Photovoltaic system Abstract：Combination of typical MPPT algorithm to optimize the system performance has become a new research paradigm. Traditional single MPPT algorithm can not get excellent dynamic performance and excellent steady-state performance at same time. In this paper, two algorithms, that is, Fuzzy Logic Control (FLC) and Perturbation Observation (PO) were combined to control photovoltaic MPPT. When the system works close to the ends of power curve, PO will be used to describe the MPPT. When the system works near maximum power point, FLC will be used. The experimental results shows that combination algorithm can switch accurately between PO and FLC, and the response time of combination algorithm reduced by 31% in comparison with FLC algorithm, Steady-state error reduced by 67% as contrast to PO algorithm, system performance is greatly improved. Keywords：fuzzy control; perturbation observation; maximum power point tracking 光伏发电系统存在一个最大功率点，为有效地利用太阳能，必须对其进行最大功率点跟踪（MPPT）。目前已知MPPT算法主要有固定电压法、扰动观察法、电导增量法、模糊控制法和神经网络法等。当单一算法不能满足系统控制性能要求时，人们将研究目光转向多种算法的组合上来。已有文献所提及的算法组合思想及其改进效果列入表1。文献[][2]是固定电压法分别与扰动观察法和电导增量法相组合，减少了系统稳态波动，但难以克服温度对开路电压的影响文献[]只是利用人工神经网络法生成模糊规则，其本质还是模糊控制。文献[]进行模糊控制和模糊PID的双模组合，设计过于复杂，实现有一定难度论文尝试基于扰动观察法和模糊控制技术组合的MPPT算法，其容易实现，且性能提升明显。参考文献 定电压法 本工作 1 光伏MPPT原理 光伏组件的输出存在着功率最大点，在特定的光照和温度条件下，组件能否工作在最大功率点取决于组件所带负载大小。阻抗变换关系如式所示其中:R’：电路等效输阻抗，D：开关占空比，RL：负载阻抗式中不考虑电路的自身。 (1) 由可知光伏所接的等效负载是DC-DC变换器占空比D和其所带负载的函数，调节变换器的占空比达到改变光伏等效负载的目的，使之在不同的外部环境下始终跟随光伏阵列的内阻变化，两者动态负载匹配时就可以获得光伏组件的最大输出功率，从而实现最大功率跟踪。 (Perturbation and Observation)是目前经常被采用的MPPT方法之一。其原理是每隔一定的时间增加或者减少光伏阵列输出电压，这一过程称为“干扰”，并观测之后其输出功率变化方向，若ΔP0，说明参考电压调整的方向正确，可以继续按原来的方向“干扰”；若ΔP0，说明参考电压调整的方向错误，则需改变“干扰”的方向[6]。 2.2 扰动观察法仿真 在Matlab/Simulink建立如图1所示仿真电路，其中光伏电池模型、Boost电路阻抗变换关系均采用嵌入函数形式[7]。控制算法的输入为系统工作电流和工作电压，系统输出在前面我们设定为电压增量，但是电压增量还是要转换为PWM电路的占空比，为了便于系