变结构模糊控制在光伏发电MPPT中的应用

第“卷第2期

2010年2月

电力电子技术

PowerElectronics

V01.44,No.2

February,2010

变结构模糊控制在光伏发电MPPT中的应用

李畸勇,王宏华

、(河海大学,江苏南京210098)

摘要:讨论了光伏发电系统最大功率点跟踪(Maximum

PowerPoint

Tracking,简称MPPT)常用控制方法的优缺点,对

光伏电池功率电压曲线进行了分析。根据分析结果将变结构模糊控制应用到光伏发电系统MPPT的控制,能快速响应外界环境的变化.使光伏发电系统始终工作在最大功率点(Maximum

Power

Point,简称MPP)。在两种天气条件下

的实验结果证明,该方法能使系统在MPP稳定工作,并能快速跟踪外部环境的变化,具有良好的动、稳态性能。关键词:模糊控制:光伏发电;最大功率点跟踪中图分类号:TP273.

文献标识码:A

文章编号:1000-100X(2010)02-42004-03

VariableStructureFuzzyControlAppliedin

Maximum

PowerPointTracking

ofPhotovoltaicPowerGeneration

UJi—yong。WANGHong-hua(Hoh面Unwersi@,Nanjing210098,China)

Abstract:TheAdvantagesgeneration

and

disadvantagesaboutthemaximumpower

Power-voltage

structure

curve

pointtracking(MPPT)methods

arrayis

analyzed.According

to

inphotovoltalc

system啪discussed.The

system

can

ofphotovoltaicpower-voltage

characteristicsofphotovoltaicarray,variabletion

fuzzycontrolmethodisintroducedforMPPTofphotovoltaicgenera-

cellrapidlybyusingvariable

structure

system.The

trackthemaximum

powerpoint(MPP)ofphotovoltaic

fuzzycontrolwhentheenvironmentchangesquickly.Theexperimentalresultsintwokindsofweatherconditionsverifythe

run

proposedmethodCantrackthenamicandstaticperformances.

changesexternal

environment,andthephotovoltaicsystemCaninMPPwithgooddy-

Keywords:fuzzycontrol;photovoltaicgeneration;maximumpowerpointtracking

引言

式中:,,厶,,0分别为光伏阵列输出电流、短路电流和反向饱和电流。厶与光照强度S和温度相关;q为电荷常数;,l为光伏阵列中半导体器件p-n结系数:七为Boltzman常数:丁为绝对温度。

光伏发电具有无污染、无噪声的特点,它除阳光外无需其他生产原料.是一种应用前景广泛的绿色能源。目前已成为国内外学术界和工业界研究的热

由式(1),(2)可见,P是S和温度的函数,是一个典型的非线性函数.它在一定的外部条件下存在唯一最大值。多个光伏阵列串、并联就构成了光伏电池。图1示出不同光照强度和温度下的P.V曲线。

点。但由于光伏电池具有明显的非线性特性,为了实

现光伏发电系统的功率输出最大化。需要对光伏电池的输出最大功率点(MPP)进行跟踪。最大功率跟

踪(MPPT)电路控制常采用固定电压法、扰动观察

法、增量电导法以及模糊控制等方法0-21。文中根据光伏电池的特性.分析了相关的控制算法在光伏发电MPPT中的应用.在采用模糊控制MPPT的基础上。提出一种变结构模糊控制算法,并进行了相应的实验研究。实验结果表明,该算法具有较好的动态及稳态性能。

u|V

u|V

(a)T=40℃时不同卵

(bJ肛l

kW m一2时不同曲线

光伏阵列的特性

光伏阵列的输出电流、电压关系及输出功率分

图I不同S.T下的P-V特性曲线

由图I可见.光伏电池最大输出功率是随外界环境的变化而改变的。常用的MPPT方法有固定电压法、扰动观察法、增量电导法。固定电压法是设MPP的电压为一恒定值.而实际的MPP将会随外部环境的变化而变化。因此在实际变化环境中采用该方法虽简便,但P会偏离MPP,产生较大的功率损失。扰动观察法和增加电导法是目前应用较多的两种方法.这两种方法虽然转化效率高。但MPPT电路功率开关的占空比调节量△d为定值;当△d较大

别如式(I),(2)所示【习。

I=,8-10[exp(器)一1】

(1)(2)

蹦嘞uH卷)_l】

定稿日期:2009—10一19

作者简介:李畸勇(1975一),男,贵州遵义人,博士研究生,研究

方向为电力电子技术在电力系统中的应用。

万方数据 

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