双模糊控制法在光伏并网发电系统MPPT中的应用

一.

第32卷第8期2012年8月

电力自动化设备

ElectricPowerAutomationEquipment

V01.32No.8

Aug.2012@

双模糊控制法在光伏并网发电系统MPPT中的应用

李兴鹏,石庆均,江全元

(浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027)

摘要:提出一种在光伏并网发电系统中进行最大功率点跟踪(MP胛)的双模糊控制法.将非对称模糊MPPT

与模糊PID相结合,在设定参考电压环节使用模糊控制代替诸如扰动观察法等传统方法.在消除实际电压与参考电压偏差这一环节用模糊PID替换普通的PID控制。此外,还提出了4个反映MPPrI’性能的指标:环境缓慢变化时的MPPT时间、光伏阵列发出的能量大小、稳态时的功率波动大小和环境剧烈变化时光伏阵列发出的能量大小。设计了4个算例.在MATLAB/Simulink环境下对5种控制方法分别进行了仿真分析。通过对比各方法的性能指标和相应的输出功率波形图.验证了所提出的双模糊控制法是一种比传统方法更优的MPfyr

控制方法.

关键词:光伏;发电;最大功率点追踪;模糊控制;非对称模糊MP胛;模糊PID

中图分类号:TM

464

文献标识码:A

文章编号:1006—6047一(2012)08—0113—05

引言

光伏阵列是光伏发电系统中一个不可缺少的组

有追踪速度快以及稳态功率波动小等优点。

光伏并网发电系统及MPPT简介

光伏发电系统分为2种:单级式和双级式。典型

成部分,其最大输出功率与温度成负系数关系.而与光照强度成正系数关系。这就在理论和实践上提出了光伏阵列最大功率点跟踪MPPT(Maximum

Point

PoWer

的双级式光伏并网发电系统由光伏阵列、DC—DC变换器、DC.AC逆变器以及电网组成.有的系统还包含蓄电池组。其中DC.DC变换器完成光伏阵列的MPPT控制.而DC.AC逆变器完成直流到交流的逆变过程。与单级式系统相比,双级式光伏系统具有较大的优势[7],所以本文采用双级式系统.其基本结构如图1所示.

Tracking)的In-]题。

目前国内外学者针对光伏发电中的MPPT问题

提出了诸多方法,如恒定电压(CVT)法…、扰动观察(P&O)法[23、导纳增量(INC)法[31以及这几种方法的优化结合E4-s]等。CVT法控制的优点是控制简单、易实现.但系统最大功率点(MPP)的跟踪精度取决于电压初值选择的合理性.控制精度和适应性差[6]。P&O法控制输出功率达到MPP后.其扰动并不停止.而是在MPP附近振荡.造成能量损耗。当环境发生变化时.INC法能够快速跟踪其变化.但可能会导致系统稳定在一个局部的MPP:此外,如同P&O法。INC

而丽I网倒丽蛔电网

图1双级式光伏并网发电系统

Fig.1Dual-levelgrid-connectedphotovohaic

generationsystem

法的参考电压变化步长△巩,也是固定的,无法兼顾

追踪速度和稳态精度。

针对光伏并网发电系统中的MPPT问题.本文提出了一种非对称模糊MPPT和模糊PID相结合的双模糊控制方法.通过在MATIAB/Simulink环境下的建模仿真.对比现有的MPPT方法.验证了该方法具

收稿日期:2011—08—25:修回日期:2012—06—21

1.1

前级DC.DC变换器控制策略

在光伏并网发电系统中.完成MPPT这一功能的

是DC.DC变换器.在MPPT中应用升压式变换器比降压式变换器更有优势[8].所以本文使用升压式变换器。利用P&O法或其他方法给出光伏阵列MPP

对应的电压参考值%;然后将该参考电压和实际电

压的偏差送人PID控制环节.其输出信号通过与三角波信号比较产生控制脉冲.驱动DC.DC变换器的开关器件.以控制光伏阵列的端电压达到设定的参考电

基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目

(2009AA052221’;浙江省科技计划项目(2009C34013):浙江省自然科学基金资助项目(R1080089)

ProjectsupportedbytheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina(863Program)(2009AA一052221),theScienceandTechnologyProgramofZhejiang

Province(2009C34013)and

the

Natural

Science

Foundation

ofZhejiangProvince(R1080089)

压值%,也即实现了光伏阵列的最大功率输出。

1.2后级DC.AC逆变器控制策略

后级DC—AC逆变器作为并网逆变器.将光伏阵列产生的直流电转换为交流电,输入到交流电网中。

万方数据

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