e7参数自校正PID方法的光伏发电系统MPPT控制.doc

第28卷第3期 电力自动化设备 V01．28 No．3 J■l 2008年3月 Electric Power Automation Equipment Mar．2008回 基于模糊参数自校正PID方法的 光伏发电系统MPPT控制 王 岩，李 鹏，唐劲飞 (华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北保定071003) 摘要：针对光照强度变化的不确定性、光伏电池阵列温度变化、负栽变化和光伏电池强非线性，使 光伏电池阵列的最大功率点变化的情况，提出一种采用模糊参数自校正比例、积分、微分(PID)控制 实现光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制的方法。Boost变换器属于并联开关变换器，采用Boost变 换器实现MHyI’。模糊参数自校正PID控制方法能合理地处理好控制精度和速度的矛盾。论述了 模糊参数自校正PID控制器的结构、参数确定、规则的生成、模糊决策与推理。仿真结果表明所提 方法可有效消除最大工作点处的振荡现象且易于实现，提高了系统的稳定性。 关键词：分布式发电；光伏电池；MP田；模糊参数自校正PID控制 中图分类号：TM 914．4 文献标识码：A 文章编号：1006— 6047(2008)03— 0055— 04 0 引言 随着全球性能源危机和环境污染的日趋严重． 有效、合理地利用现有资源、保护环境已成为全球关 ：盛4800埴 光照强度由强变弱 光照强度由强变弱 注的焦点¨]。光伏发电具有无污染、无噪声、取之不 尽、用之不竭等优点，且除阳光外无需其他生产材料， 是一种具有广阔前景的绿色能源，越来越受到关注， 在未来的供电系统中将占有重要的地位。 光伏发电存在的问题是光伏电池的输出特性受 外界环境影响大，温度和光照强度的变化都可以导 致输出特性发生较大的变化；另外，光伏系统初期投 2采用Boost变换器实现MPPT的分析 资比较大，光伏电池转换效率低且价格昂贵。因此， Buck变换器属于串联型开关变换器。又称为降压 充分利用光伏电池所产生的能量是光伏发电系统的 变换器。如图2所示。由于Buck变换器是连续向负载 基本要求位]。要解决这些问题，首先要研制价格低廉 供电、间断从电源取电，因此需要在光伏电池板输出 且能量转换效率高的光电材料．其次可在光伏电池 端并联储能电容器以保证光伏阵列输出电流的连 与负载间加入最大功率点跟踪(MPPT)装置。使光 续。然而在大功率情况下，储能电容始终处于大电流 伏电池始终能够输出最大功率，以便更有效地利用 充放电状态．对其可靠工作不利，同时由于储能电容通 太阳能。目前，光伏系统的最大功率跟踪问题已经 常为电解电容。使Buck变换器无法工作在更高的频 成为学术界研究的热点。 率下。增大了MPPT装置的体积，使整个系统变得笨重[3]。 l光伏电池的特性 图l(a)是光伏电池在不同温度、辐射强度下的 电压一电流特性曲线，图l(b)是光伏电池在不同温 度、辐射强度下的电压～功率特性曲线。 由图l可见。光伏电池在任何时刻都存在一个 最大功率输出的工作点。而且随着光照强度和温度 Boost变换器属于并联型开关变换器，又称升压 的变化而变化。由于实际使用中不能保证负载总是 变换器。见图3。Boost变换器可将输出电压升高变换， 工作在最大功率点上，因此需要负载和光伏电池之间 加入MPPT装置，以保证光伏电池始终输出最大功率。 图2 Buck电路拓扑图 Fig．2 Topology of Buck circuit+ 效率较高。且电路的结构和控制较简单。由于Boost电 路的不足之处是其输入端电压较低，在同样功率 下．输入电流较大，因而会带来较大的线路损耗，但 收稿日期：2007— 05— 23；修回日期：2007— 11— 05 基金项目：华北电力大学重大预研基金项目(200613003) Boost电路具有独特的优点，仍然是_种好方案∞]。 万方数据  0 电力自动化设备 第28卷 图3 Boost电路拓扑图 图5模糊参数自校正PID控制原理方框图 Fig．3 Topology of Boost circuit 3模糊参数自校正PID控制 模糊控制实质上是利用人的经验知识的一种专 家式控制方法。模糊控制的核心就是用语言描述控 Fig．5 Block diagram of fuzzy parameter self· tuning PID controller m)=谍黜 Ae(k)=e(k)一e(k一1) (1) 制规则。最大特征是将人的经验表示成语言控制规 式中P，，(|j})和i，，(后)分别表示了太阳电池阵列的 则，然后再用这些控制规则去控制系统。因此，模糊 输出功率及输出电流。 控制特别适用于数学模型未知的、复杂的非线性系 当e(k)为零的时刻就