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《基于模糊自適應(yīng)PID的光伏電池MPPT研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第33卷第6期可再生能源Vol.33No.62015年6月RenewableEnergyResourcesJun.2015基于模糊自適應(yīng)PID的光伏電池MPPT研究劉振永，孫建起（石家莊學(xué)院物電學(xué)院，河北石家莊050035）摘要：光伏電池輸出的非線性特點(diǎn)，決定了其最大功率點(diǎn)的時(shí)變性。根據(jù)電路阻抗匹配原則，建立了基于Buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光伏電路系統(tǒng)，將系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤轉(zhuǎn)化為占空比系數(shù)調(diào)節(jié)，并根據(jù)當(dāng)功率電壓滿足dP/dV=0時(shí)，光伏電池達(dá)到最大功率點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)提出了模糊自適應(yīng)PID控制算法，與單純模糊控制法和擾動(dòng)觀察法的相對(duì)比，波動(dòng)率分別
2、降低了8.9%和20.4%，系統(tǒng)響應(yīng)速度分別提高了4.5ms和9.5ms。關(guān)鍵詞：光伏電池；模糊PID；最大功率點(diǎn)跟蹤；Buck電路；占空比中圖分類號(hào)：TP13文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-5292（2015）06-0834-05DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.06.0050引言式中：IL為光伏電池輸出電流；IF為抵消內(nèi)部PN光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤（MaximumPower結(jié)電流；I為流過負(fù)載RL的電流；q為一個(gè)電子所-19PointTracking，MPPT）是提高光能利用率的一項(xiàng)含電荷量，
3、1.6×10C；kO為波爾茲曼常數(shù)，1.38×-23[5]關(guān)鍵技術(shù)。目前，常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法有固10J/K；T為光伏電池表面溫度。定電壓法、電導(dǎo)增量法、擾動(dòng)觀察法和模糊控制法隨著光強(qiáng)的增大，電流I增幅較大，而電壓U[1]等。相較而言，固定電壓法的應(yīng)用最為簡單，但增幅很??；不同光強(qiáng)下的光伏電池最大功率點(diǎn)僅限于光照和溫度變化范圍較小的場(chǎng)合；電導(dǎo)增Pmax始終不斷改變，根據(jù)I-V和P-V的非線性變量法相對(duì)復(fù)雜，且對(duì)硬件要求較高，尤其難于選取化過程可知，電壓U、電流I的乘積會(huì)有一個(gè)最大合理的步長，易產(chǎn)生較大誤差；擾動(dòng)觀察法作為值，該值即為
4、最大功率點(diǎn)P。因此，本文以通過對(duì)MPPT常用的經(jīng)典方法之一，其自身抗干擾能力不同時(shí)刻最大功率點(diǎn)的跟蹤展開控制算法研究。較差，使得系統(tǒng)始終在最大功率點(diǎn)附近波動(dòng)，無法2MPPT跟蹤原理趨于穩(wěn)定；模糊控制法基于自身算法的優(yōu)勢(shì)，能夠光伏電池既非恒流源，亦非恒壓源，而是隨著根據(jù)外部環(huán)境的變化，選擇合理的步長，但因其無外界光照強(qiáng)度和溫度的變化，其輸出功率亦隨之法定義被控目標(biāo)，控制設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性，此外單純改變。根據(jù)電路阻抗匹配原則，只有當(dāng)電源內(nèi)阻等[6]模糊控制因?yàn)闆]有積分環(huán)節(jié)，因此仍然屬于有差于負(fù)載電阻時(shí)，電源有最大功率輸出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[2]控制。基
5、于此，本文提出了模糊自適應(yīng)PID控制如圖1所示。算法，不僅使系統(tǒng)具有了模糊算法自尋優(yōu)的功能，A同時(shí)兼?zhèn)浣?jīng)典PID控制特性，兩種算法的結(jié)合與PV+互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境變化的快速響應(yīng)以MPPT負(fù)V及對(duì)被控目標(biāo)的精確控制。載1光伏電池輸出特性PV-[3]，[4]通常，光伏電池輸出的伏安（I-V）特性為qV圖1光伏電池MPPT結(jié)構(gòu)示意I=IL-IF=IL-Is#exp!"-1$（1）k0TFig.1MPPTstructureofphotovoltaiccell收稿日期：2015-02-17?；痦?xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（F201420
6、8145）；石家莊學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（XJTD004）；河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（ZD2015210）。作者簡介：劉振永（1963-），男，教授，研究方向?yàn)橹悄芪㈦娋W(wǎng)。E-mail：sun77241530@126.com·834·劉振永，等基于模糊自適應(yīng)PID的光伏電池MPPT研究光伏電池的非線性特點(diǎn)，決定了其內(nèi)部阻值移動(dòng)。③當(dāng)dP/dV>0且dP<0時(shí)，系統(tǒng)輸出功率在的非線性變化，使其在實(shí)際應(yīng)用中很難與負(fù)載進(jìn)最大功率點(diǎn)Pmax左側(cè)且遠(yuǎn)離Pmax。④當(dāng)dP/dV<0且行匹配。因此，通常需要為之加載DC-DC變換器dP<0時(shí)，系統(tǒng)輸出
7、功率在最大功率點(diǎn)Pmax左側(cè)且來進(jìn)行阻值適配。遠(yuǎn)離Pmax。本文采用無功率損耗的Buck電路作為系統(tǒng)通過對(duì)輸入量dP/dV，dP的判斷，分析MPPT的阻值控制電路，忽略Buck變換器本身損當(dāng)前時(shí)刻輸出功率與最大功率點(diǎn)Pmax的關(guān)系，進(jìn)[7]耗，則：而輸出占空比步長dS：
