基于模糊控制的光伏阵列MPPT仿真概要Word文件下载.docx
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MPPTofPhotovoltaicArrayBasedonFuzzyControl
DAIChen2jun,WANGHong2hua
(CollegeofElectricalEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)
Abstract:
Accordingtothenon2linearconditions,thispaperstudiesthePVarraypoweroutputcharacteristics,establishesthemodel
ofphotovoltaicarraywithMatlabSimulink/PowerSystemandpresentsthesimulationofmaximumpowerpointtracking(MPPT)forPVarraywiththeperturbationandobservationmethodbasedonfuzzycontro.l
Keywords:
photovoltaicarray;
maximumpowerpointtracking;
fuzzycontrol;
perturbationandobservationmethod
T=Tair+(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)
0 引言
光伏发电正在由“补充能源”逐渐向“代替能源变,其已成为全球研究发展的前沿。
响,,光伏电池的输出电压和输出电流之间具有非线性的关系,且有唯一的最大功
率点。
最大功率跟踪(MPPT)的目标是使光伏电池在光照强度和温度变化时保持最大功率输出。
目前用于光伏电池MPPT的方法主要有:
恒电压法、扰动观察法、增量电导法、最优梯度法、间歇扫描法、模糊逻辑控制法和神经网络等。
研究了光伏阵列的非线性功率输出特性,基于Matlabsimulink/Powersystem建立了光伏阵列仿真模型,并对基于模糊控制采用扰动观察法的光伏发电MPPT进行了仿真。
=-SSref-1
(1+aΔT)I′sc=IscSref
ΔT)(1+bΔS)U′oc=Uoc(1-c
(1+aΔT)I′m=ImSref
ΔT)(1+bΔS)U′m=Um(1-c
式中:
Sref———参考日照强度,(1000W/m2);
T=25℃———实际光照强度,(W/m2);
Tref———参考电池温度,(25℃,298K);
Tamb———环境温度,K;
ΔS———实际光照强度与参考光照强度的差值,
(W/m2);
ΔT———实际电池温度与参考电池温度的差值,K;
K———光照强度变化时,光伏电池阵列的温度
1 光伏阵列仿真
传统的光伏电池等效电路表达式中因含有多个难以确定的参数,故不实用。
文献[1]给出了面向工程实际的光伏电池简化数学模型[1]:
I=Isc{1-C1{exp[U/(C2Uoc)]}-1}C1=(Um/Uoc-1)exp[-Um/(C2Uoc)]
-1
C2=(Um/Uoc-1)[ln(1-Im/Isc)]
(1)
(2)(3)
当光照强度和温度发生变化时,由以下公式计算式
(1)至式(3)中的参数[1]:
系数,典型值为0.3℃m2/W;
I′——光照强度S下、电池温度T时,光伏电池sc—
短路电流,A;
U′——光照强度S下、电池温度T时,光伏电池oc—
开路电压,V;
I′——光照强度S下、电池温度T时,光伏电池m—
最大功率电流,A;
U′——光照强度S下、电池温度T时,光伏电池m—
最大功率电压,V;
a,b,c为常数,推荐的典型值为:
a=0.0025,b=0.5,c=0.00288。
作者简介:
戴晨骏(1984— ),男,江苏苏州人,硕士研究生,主要从事光伏发电等新能源领域研究。
・136・http:
∥ZZHD E2mail:
ZZHD@《机械制造与自动化》
池阵列为Suntech的STP040S212/C,其Um为17.2V,Im为2.33A,Uoc为21.5V,Isc为2.5A,将两块串联后Um为34.4V,Im为2.33A,Uoc为43V,Isc为2.5A
。
依据式
(1)至式(3),考虑光照强度、环境温度等变化对光伏电池的影响,基于MatlabSimulink/PowerSystem所建立光伏电池仿真模型如图1所示。
现选仿真的光伏电
图1 性进行了仿真。
图2为光照S=1000/m化时的I2V和P2V仿真曲线℃光照变化时的I2V
图3 温度不变时的光照变化特性曲线图
图2 光照不变时的温度变化特性曲线图
由图2和图3可见,光伏电池阵列的特性与光照强度和温度紧密相关
MachineB
uildingAutomation,Apr2010,39
(2):
136~138,1482 基于模糊控制的干扰观察法干扰观察法的思路是实时采样光伏电池的输出电压・137・
P(n),然后将P(n)和前一时刻P(n-1)的差值e(n)和
和电流,计算本次采样的输出功率,然后与前次测得的功率进行比较,如果小于前次功率值,应控制输出电压按相反方向改变,否则,维持原来输出电压增大或减小的方向不变。
实际应用中,可通过改变PWM信号的占空比调整输出电压,达到随输出功率变化而调整的目的,使光伏电池始终工作在最大功率点,如图4所示
前一时刻步长a(n-1)作用于模糊控制器的输入端制规,经过量化及模糊化处理后变换为模糊集论域中的变量E(n)和A(n-1),查模糊控制规则表,获得本时刻寻优的步长值A(n),经论域反变换得占空比增量a(n),其与前一时刻的占空比相加得下一时刻的占空比,以调节光伏电池的输出电压,直到下一寻优周期开始。
上述过程反复进行,直到输出电压调节到光伏电池的最大功率点电压为止。
3 基于模糊控制的扰动观察法仿真
图4 占空比扰动观察法示意图
通过占空比来调整最大输出电压的同时,需要考虑占
空比调整的步长。
步长过大,输出功率波动加大,精度达不到要求,稳态误差变大;
步长过小,跟踪时间长,易在最大功率点附近反复振荡,系统动态性能变差。
因此,可利用模糊控制器来调整占空比,使其最终实现自适应寻优的效果。
将光伏电池的输出功率作为模糊控制器的目标函数,控制PWM信号的占空比,光伏电池第n时刻的输出功率变化量以及n-1
时刻的占空比步长值作为模糊控制器的输入量,结构如图5[2]。
定义语言变量E(n),A(n-1),A(n)分别为8个,6个,6个模糊子集,其论域均为{-6,+6}。
由定义的语言变量的模糊子集和模糊控制器所要达到的目的确定模糊控制规则如表1所示。
表1 模糊控制规则表
E
A
NBPBPBPBNMMPBPBNSNS
NSPSPMNS
NOPSPSNMNM
PONSPMPM
PSNSNSNSPMPMPS
PMNSNSPBPBPBPM
PBNSNSNSPBPBPB
NBNMNS图5 图中e(n)表示第n时刻与第n-1时刻输出功率之
差的实际值,E(n)表示e(n)对应于模糊集论域中的值,a(n)表示第n时刻步长的实际值,A(n)表示a(n)对应于模糊集论域中的值,D(n)和D(n-1)分别表示第n和第n-1时刻的占空比,Ke为量化因子
Ka为比例因子。
该结构在每个寻优周期开始,首先计算本时刻输出的功率值
在Matlab模糊工具箱中,选择Mamdani型控制器,解模糊的方法采用重心法。
利用Matlabsimulink/Powersystem建立的基于模糊控制的光伏阵列MPPT仿真系统如图6所示。
其中光伏阵列模块为图1所构建的光伏电池仿真模型经封装后的模块;
模糊控制器模块的输入为第n与第n-1时刻的功率差值以及第n-1时刻占空比D的步长值,输出为第n时刻占空比D的步长值。
分别利用传输时延(transferde2lay)模块来实现第n与第n-1时的输出功率与占空比D。
Ke,Ka分别取为100,0.01。
图6 基于模糊控制的扰动观察法仿真系统
(下转第148页)
・138・http:
・电气技术与自动化・丁鉴彬,等・五轴注塑机械手控制系统设计
产成本,能够稳定和提高注塑产品的品质,避免因人为的
操作失误而造成的损失。
因此,注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。
本控制系统基于单片机设计,能够完成上位机对下位机的实时监管和操控,下位机能准确及时的执行上位机的指令,并反馈机械手的工作状态,规划主板能够存储多个工艺及取件信息,并具备上位机进一步开发实现在线编程功能。
参考文献:
[1]朱善君,孙新亚.单片机接口技术与应用[M].北京:
清华大
学出版社,2005.
[2]陈小忠,黄宁.单片机接口技术实用子程序[M].北京:
人民
图3 控制从板程序流程图
reg_write()函数是通过外部寻址对CAN控制器进行
邮电出版社,2005.
[3]杨金岩,郑应强.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用
实例[M].北京:
人民邮电出版社,2005.
[4]李华德.交流调速控制系统[M].北京:
电子工业出版社,
2003.
初始化操作。
3 结语
由于注塑机械手能够大幅度的提高生产率和降低生
收稿日期:
20090817
(上接第138页)
在光伏电池表面温度为跃变到1000W/m2,P波形如图7所示。
从图3和图7地调整和确定最大功率跟踪法的步长是可行的,模糊控制
而且在,波动较小,具有良好的动、静态性能。
因此,将传统的MPPT方法与模糊控制及其他智能控制方法相结合是提高光伏发电质量和效率的一种有效途径。
图7 光照跃变下的输出波形图
[2]鄢婉娟,一种实现太阳阵峰值功率跟踪的智能控制方法[J].
[1]苏建徽,等.硅太阳能工程用数学模型[J].太阳能学报,
2001,(22):
4092412.
航天器工程,1996,1:
15226.
20091124
・148・http:
ZZHD@《机械制造与自动化
》
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