【導(dǎo)讀】在綠色再生能源得到廣泛應(yīng)用的今天，太陽(yáng)能因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)而得到青睞。伏電池的輸出特性受外界環(huán)境因素影響大，而且，光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率低且價(jià)格昂貴，光伏發(fā)電系統(tǒng)的初期投入較大，為有效利用太陽(yáng)能，需要對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)加以有效的控制。真模型，提出了相應(yīng)的控制策略，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。電子變換器、儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)載等。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)的關(guān)系，還可以把它分為獨(dú)立發(fā)。然后，本文對(duì)光伏電池的電氣特性進(jìn)行了分析，并建立了光伏電池的仿真模型。這些方法各有千秋，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合各有所長(zhǎng)。

　　

【正文】 控制法 通過(guò)研究我發(fā)現(xiàn)可以在常規(guī)的爬山法的基礎(chǔ)上提出一種自適應(yīng)占空比擾動(dòng)模糊控制的MPPT控制算法 。 常規(guī)的爬山法的原理是擾動(dòng)光伏系統(tǒng)的輸出電壓 , 判斷擾動(dòng)前后系統(tǒng)輸出功率的變化情況 , 并按照使輸出功率增加 的原則來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制 。 其最大的缺點(diǎn)就是存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)精度達(dá)不到協(xié)調(diào)的矛盾 ,自適應(yīng)占空比擾動(dòng)模糊控制法能很好的解決上述矛盾 。 4． 4． 2 算法的思路 圖 光伏電池 PV曲線 圖 34所示為太陽(yáng)能電池輸出功率與電壓曲線 , 曲線呈現(xiàn)出拋物型的非線性特性 。 把該曲線分成三個(gè)區(qū)域 ,?、 ?、 ?,令 K=dP/dU =(P2 P1)/(U2U1),最大功率點(diǎn)處 dP/dU=0。 由圖可知 ,區(qū)域 ?中 K值基本恒定且為正 ,區(qū)域 ?中 K 值為負(fù) , 在 ?、 ?兩區(qū)域中 K 的絕對(duì)值相對(duì)與區(qū)域 ?的 K值都比較大。因此 ,當(dāng)光伏電 池工作點(diǎn)在 ?、 ?兩區(qū)域時(shí) ,我們可根據(jù)斜率 K確定其電壓擾動(dòng)值 V,在 ?、 ?兩區(qū)域中的電壓擾動(dòng)值相對(duì)比較大 ,而且 VA VB,以實(shí)現(xiàn)快速尋找最大功率點(diǎn)的目的而當(dāng)光伏電池工作點(diǎn)在 ?區(qū)域時(shí) ,我們可使用一個(gè)小的擾動(dòng)值 VC ,來(lái)降低功率振蕩損耗 ,提高搜索精度 。 圖 35為在 Matlab/Simulink環(huán)境下建立的自適應(yīng)占空比擾動(dòng)模糊控制的仿真模型。 圖 26 由圖可以看出，算法 MPPT模塊，其輸入為 PV輸出電壓與電流，其輸出為 boost電路占空比的參考電壓?？紤]到在大多數(shù)情況下，光伏電池經(jīng)過(guò) boost電路后將對(duì)蓄電池充電或者連接到逆變器的直流側(cè)，在相對(duì)較小的系統(tǒng)采樣時(shí)間內(nèi)， boost電路的輸出電壓變化很小，可視為恒定，故其負(fù)載在最大功率跟蹤實(shí)驗(yàn)中用一個(gè)恒壓源串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)模擬。 事實(shí)上，即使 boost電路輸出電壓發(fā)生一定的變化，光伏電池仍然能夠保持最大功率跟蹤輸出。但是考慮到 boost電路占空比的限制，其輸出電壓不可能無(wú)限制上升，否則會(huì)導(dǎo)致占空比過(guò)大而失調(diào)。 運(yùn)行后可以得到波形圖 圖 27 可以發(fā)現(xiàn)，將模糊邏輯控制應(yīng)用于光伏電池最大功率點(diǎn)的跟蹤不僅跟蹤迅速，而且到達(dá)最大功 率點(diǎn)后基本沒(méi)有波動(dòng)，即具有良好的動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能。此外，參數(shù)的計(jì)算方法也沒(méi)有前述的擾動(dòng)法和導(dǎo)納法那么繁瑣。并且模糊控制技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，它的實(shí)現(xiàn)并不復(fù)雜。由此可見(jiàn)，將模糊邏輯技術(shù)應(yīng)用于最大功率點(diǎn)跟蹤控制是可行的，并取得了良好的控制性性能。 4． 5 小結(jié) 光伏電池陣列的輸出特性主要包括 IV特性和 PV特性 ,它們具有強(qiáng)烈的非線性性質(zhì)。特性曲線主要受到日照強(qiáng)度、陣列溫度的影響。其中，日照強(qiáng)度主要影響陣列的短路電流，陣列溫度主要影響開(kāi)路電壓。 如何能在同樣日照、溫度的條件下輸出盡可能多的電能，在理論上和 實(shí)踐上提出了光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤（ Maximum Power Point Tracking，簡(jiǎn)稱(chēng) MPPT）問(wèn)題。太陽(yáng)能光電應(yīng)用的日益普及、光伏電池的高度非線性和價(jià)格仍相對(duì)昂貴更加速了人們對(duì)這一問(wèn)題的研究。 本章中在爬山法和導(dǎo)納法的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的，具有在線參數(shù)調(diào)整功能的自適應(yīng)占空比擾動(dòng)模糊控制法。該方法能夠同時(shí)保證動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能，在進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)，根據(jù)跟蹤情況和電池表面溫度、日照強(qiáng)度等外界環(huán)境因素的變化，可以采用不同的調(diào)整步長(zhǎng)，保證跟蹤性能的同時(shí)，又易于實(shí)現(xiàn)。自 l965年，自動(dòng)控制 理論專(zhuān)家扎德 (L． A． Zadeh)在加州大學(xué)提出了模糊集合理論以來(lái)，模糊邏輯控制 (FLCFuzzy Logic Controller)得到了迅速的發(fā)展。 FLC在各種領(lǐng)域出人意料地解決了傳統(tǒng)控制方法無(wú)法或難以解決的問(wèn)題，并取得了令人矚目的成效。利用模糊邏輯控制來(lái)智能地確定調(diào)整步長(zhǎng)，根據(jù)不同的狀態(tài)來(lái)確定不同的步長(zhǎng)。最大功率點(diǎn)跟蹤的模糊控制算法實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)，文中運(yùn)用 SIMULINK進(jìn)行仿真，仿真 28 結(jié)果表明該控制算法解決了以上問(wèn)題，表現(xiàn)出良好的控制性能。 第五章 總結(jié)與展望 5． 1 總結(jié) 長(zhǎng)期以來(lái)，人們就一直 在努力研究利用太陽(yáng)能。地球所接受到的太陽(yáng)能，雖只占太陽(yáng)表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，但是這些能量相當(dāng)于全球所需總能量的 3～ 4萬(wàn)倍，可謂取之不盡、用之不竭。并且電能是目前使用最廣泛的能源利用形式，利用太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電無(wú)疑是利用太陽(yáng)能的一種有效途徑。目前對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究很多，主要都集中在如何提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本這兩個(gè)問(wèn)題上。 綜合前面幾章的說(shuō)明，本文首先給出了光伏電池的輸出特性方程，運(yùn)用 MATLAB／SIMULINK建立光伏電池模型，利用仿真結(jié)果對(duì)光伏電池的輸出特性，以及輸出電壓、電流與電池表面溫度、 日照強(qiáng)度等外界因素之間的關(guān)系作詳細(xì)地分析說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上提出了最大功率點(diǎn)跟蹤的基本原理與現(xiàn)實(shí)意義，介紹了現(xiàn)有的幾種比較常用的 MPPT算法的基本工作原理，包括恒壓法和爬山法，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明。在爬山法的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的、具有在線參數(shù)調(diào)整功能的自適應(yīng)的占空比擾動(dòng)模糊控制法。 5． 2 展望 雖然本論文設(shè)計(jì)的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)仿真模型達(dá)到了基本性能要求，但仍存在許多有待進(jìn)一步完善之處。 ，經(jīng)常因?yàn)楦蓴_造成報(bào)錯(cuò)情況，對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)度有很大的影響。 能將原理進(jìn)行相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)研究，運(yùn)用到光伏電池中去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 3．此控制方法可運(yùn)用現(xiàn)代控制理論再進(jìn)一步完善，以達(dá)到更準(zhǔn)確迅速跟蹤到最大 功率點(diǎn)的效果。 總之，今后以太陽(yáng)能為能源的技術(shù)方興未艾，在提高太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換效率、與市電的并聯(lián)發(fā)電、對(duì)供電系統(tǒng)作監(jiān)控保護(hù)等方面還有許多問(wèn)題有待研究。太陽(yáng)能電力的應(yīng)用前景無(wú)疑是非常令人向往的。 致謝 在我半年多的畢業(yè)論文研究期間，得到了許多老師和同學(xué)的大力支持和幫助，在此一并表示感謝。首先要感謝我的導(dǎo)師張巧杰副教授，她在我的工作、學(xué)習(xí)和生活上給予了很大的幫助， 正是他的悉心指導(dǎo)和技術(shù)上的支持，才使我的課題能夠順利進(jìn)行。張老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識(shí)讓我在學(xué)業(yè)上獲益匪淺。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，張老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此，謹(jǐn)向張老師表示衷心的感謝 !在此，我還要感謝電氣專(zhuān)業(yè)的同學(xué)給予我的幫助和支持直至論文的順利完成。對(duì)于一個(gè) matlab新手，對(duì)于軟件是一竅不通，不斷地嘗試，學(xué)習(xí)，提高，最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，并且采用了現(xiàn)階段比較先進(jìn)的模糊控制法來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率跟蹤，這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一種成長(zhǎng)，這讓我對(duì)以后的工作充滿了信心。 29 參考文獻(xiàn) [1]葉青松 . 應(yīng)用組件技術(shù)實(shí)現(xiàn) MATLAB與其它高級(jí)語(yǔ)言的混合編程 [J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) ,2020, 3(1) : 3033. 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