基于模糊控制的光伏系统MPPT

基于模糊控制的光伏系统MPPT

基于模糊控制的光伏系统MPPT

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

Maximum Power Point Tracking in Photovoltaic

System by Using Fuzzy Arithmetic

Chen Guanghua Yang Haizhu

(Henan Polytechnic University Electronic Engineering and Automation College, Jiaozuo, Henan 454003)

Abstract According to the non-linear characteristics of photovoltaic and the solar battery’s diadvantages of high cost, low transfer efficiency, a novel modified fuzzy control method for MPPT photovoltaic system is introduced, by analyzing the mechanism and control methods of Maximum Power Point Tracking(MPPT), in order to improve the efficiency of the photovoltaic system. This method can track MPP changes rapidly with smaller disturbance. Experimental results show that the system can operate in maximum power point steadily and track the MPP quickly.

Key words:MPPT;fuzzy control;disturbance and observation method

1 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最大化。

图1 太阳能电池等效电路

2 太阳能电池阵列特性

(1)太阳能电池的等效电路(见图1)。

(2)太阳能电池是一种光电转换的半导体装置,其产生的电压和电流分别受温度和光照强度的影响。当受光照射的太阳能电池接上负载时,光生电流流经负载,并在负载两端建立起端电压。这时太阳能电池的工作情况可用图1所示的等效电路来描述。

基于模糊控制的光伏系统MPPT

河南省重点科技攻关项目(082102240008) 河南理工大学博士基金(648193) 河南理工大学青年骨干老师基金(649093)

(3)太阳能电池的输出功率

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

析式

q V+IR(V0+I0Rs)] 1 00s I0=Ig Id exp[AKTRsh 式中,Ig为光生电流;Id为二极管饱和电流;q为电

荷电量(l×10-19库仑);A为二极管因子;K为波尔兹曼常数(1.38×10-23焦耳/度);T为开氏温度(K);V0为电池的输出电压;I0为电池的输出电流;Rs为

2010年第5期 37

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