基于模糊控制的光伏发电系统MPPT控制方法研究

摘要

经济发展所带来的能源短缺、环境污染问题逐渐得到人们的重视。为了缓解经济发展与生态环境恶化之间的矛盾，绿色可再生能源成为了解决问题的关键。因此，近几年光伏发电产业迅速崛起，与此同时也涌现出各种技术问题有待解决与完善。
　　光伏电池本身存在转换效率低、易受外界因素影响等问题，因此要时刻调整光伏电池的工作状态使其始终保持在最大功率点附近工作。这就是光伏发电系统最大功率点跟踪。
　　本文首先对光伏发电系统进行建模。主要分为两部分，一部分是对光伏电池本身进行建模，研究其特性曲线。提出了一种基于状态空间的能量管理模型，对整个光伏发电系统的能量管理进行建模，模拟了发电系统的工作状态，通过该模型能够实时掌握蓄电池的工作状态以及整个发电系统的能量传递过程。并在Matlab中进行仿真，验证了该模型的可靠性以及准确性。
　　然后分析了常用的最大功率点跟踪算法，对扰动观察法，导纳增量法进行了详细的分析，发现这两种算法都存在一定的不足，因此将智能控制算法模糊控制应用于光伏发电系统的最大功率点跟踪，模糊控制具有鲁棒性强，响应速度快等一系列优点，但是稳态误差较为大。因此结合扰动观察法与模糊控制法的优点，提出了模糊扰动双环控制的MPPT算法。
　　最后在MATLAB中搭建了扰动观察法、模糊控制法及模糊扰动双环控制法的模型，并针对光伏电池温度的扰动和光照强度的扰动分别进行了仿真，仿真结果表明，模糊扰动双环控制的MPPT算法比较于扰动观察法和模糊控制法，在动态性能和静态性能上都具有一定的优势，验证了该算法的有效性。