鉅大LARGE | 點擊量：742次 | 2019年11月08日
基于模糊控制的光伏電池MPPT的設計
隨著全球能源緊張問題的日益嚴重，再生能源正得到越來越廣泛的應用。近年來，光伏能源以其具有無污染，可長期使用等優點，得到了很大的發展。一般光伏系統都希望光伏電池陣列在同樣日照、溫度的條件下輸出盡可能多的電能，即在理論上和實踐上提出了光伏電池陣列的最大功率點跟蹤(Maximumpower。pointTracking，MppT)問題。光伏并網發電系統中由于陣列的功率等級一般較大，因此MppT問題顯得尤為重要。故利用智能控制方法上的智能性、自適應性來對非線性的太陽能光伏發電系統進行控制，無疑是一個很好的選擇。
光伏電池的最大功率點
MppT控制的原理與設計
MppT控制的原理實質上是一個動態自尋優過程，通過對光伏電池當前輸出電壓與電流的檢測，得到當前電池輸出功率，將其與前一時刻功率相比較，然后根據功率與占空比的關系，改變占空比，使其向最大功率點不斷靠近，如此反復，直至達到最大點附近的一個極小區域內。當外界光照強度與溫度發生明顯改變時，系統會進行再次尋優。
MppT控制器通過調整pWwM信號的占空比D，來改變光伏電池的負載，從而實現阻抗匹配的功能。因而，占空比D的大小決定了光伏電池輸出功率p的大小，一般光伏逆變器的p-D關系如圖3所示。
在光伏并網發電系統中，使用模糊邏輯對系統的輸入和輸出進行設計，可以得出一系列控制規則，可以由微機十分簡明地實現。
確定模糊控制器的結構
MppT控制設計，其關鍵是模糊控制器的設計。選用雙輸入單輸出模糊控制器，如圖4所示。
確定輸入、輸出量模糊子集及論域
△p(n)的模糊集為E，△p(n)/△D(n)的模糊集為EC，△D(n)的模糊集為U。
將語言變量E和U，定義為7個模糊子集，EC定義為6個模糊子集，即：
其中：NB，NM，NS，NO，ZO，pO，pS，pM，pB分別表示負大，負中，負小，負零，零，正零正小，正中，正大等模糊概念。將E，U的論域規定為15個等級，將EC的論域規定為12個等級，即：
確定隸屬函數
模糊子集的隸屬函數形狀較尖，反映模糊集合具有高分辨率特性較高的靈敏度。
(2)離最大功率點較遠處，采用較大改變量以加快跟蹤速度；離最大功率點附近，采用較小改變量進行搜索以減小搜索損失；
(3)當達到以最大功率點為中心的極小的ZO區域時，系統穩定下來，直至外界環境再次發生明顯變化
(4)當溫度、日照強度等因素發生變化導致光伏電池輸出功率發生明顯變化時，系統能夠作出快速的反應，進行再次尋優。
遵循上述原則，并對實際仿真結果進行調整得到最終控制規則表，如表1所示。
式中：u(Ai)為第i個模糊輸出量的隸屬度；A為第i個模糊輸出量。
結語
仿真發現，將模糊邏輯控制應用于光伏電池最大功率點的跟蹤不僅跟蹤迅速，而且反應靈敏，且通過模糊控制表可以實現離線設計，節省了微機的內部存儲空間，提高了工作速度。
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