2010基于模糊控制的光伏阵列MPPT仿真

基于模糊控制的光伏阵列 MPPT仿真作者： 戴晨骏 ， 王宏华 ， DAI Chen-jun ， WANG Hong-hua作者单位： 河海大学 ,电气工程学院 ,南京 ,210098刊名： 机械制造与自动化英文刊名： MACHINE BUILDING & AUTOMATION年，卷 (期 )： 2010， 39(2)被引用次数： 0次参考文献 (2条)1. 苏建徽 硅太阳能工程用数学模型 20012. 鄢婉娟 一种实现太阳阵峰值功率跟踪的智能控制方法 1996相似文献 (10条)1.学位论文 肖玉华 离网型风光互补发电系统的研究与设计 2010能源与环境成为当今世界所面临的两大重要课题。人类正在努力寻求清洁、高效、可以再生的能源来代替对石油、煤炭等常规能源的依赖。开发利用可再生能源成为本世纪能源发展战略的基本选择。 离网型风光互补发电系统是为了弥补传统电力的不足而设计的独立发电系统。风光互补发电系统是最合理的独立电源系统，这种合理性表现在资源配置最合理，技术方案最合理，性能价格最合理。正是这种合理性保证了风光互补发电系统的高可靠性。因此对风光互补发电技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文就是以离网型风光互补发电系统为研究对象，首先综述了国内外风光互补发电系统的发展现状，深入分析了光伏阵列工作原理，风力发电机工作特性以及蓄电池充、放电过程中电化学反应机理，蓄电池充放电控制原理，从而为后文提出控制策略和设计整个系统奠定了理论基础。其次，对 DC/DC直流斩波器、传统的太阳能、风能最大功率跟踪 (MPPT-Maximum Power Point Tracking)算法等方面进行了深入探讨和研究，采用了一种基于扰动观察法的改进算法 -变步长扰动观察算法，它能快速准确地跟踪最大功率点，提高能源利用率，设计出实现光伏阵列和风力发电 MPPT的 DC/DC电路。文中蓄电池充电策略采用了三段充电法，即恒流 -恒压 -浮充法，增加了蓄电池的循环寿命。然后，根据系统控制策略，设计出了基于 ATmega8控制芯片的风光互补控制器，它包括太阳能和风能的最大功率跟踪电路、蓄电池的充放电控制电路、电流电压采样电路、 MOSFET驱动电路、蓄电池的过充过放保护电路、以及辅助电源电路等。文中还给出了系统的软件设计流程图，包括系统主程序、蓄电池充放电控制子程序、太阳和风能最大功率跟踪子程序等。本系统软硬件结合，既发挥了硬件运算快的优点，又利用了软件使用方便的优势。最后本文还对系统部分模块进行了 MATLAB模型的建立以及 SIMULINK仿真。仿真结果表明，本文提出的风光互补发电系统的研究思路、硬件电路和软件设计方案是具有实用性的。2.期刊论文 陈兴峰 . 曹志峰 . 许洪华 . 焦在强 . CHEN Xing-feng. CAO Zhi-feng . XU Hong-hua. JIAO Zai-qiang 光伏发电的最大功率跟踪算法研究 - 可再生能源 2005,““(1)太阳能光伏阵列的输出特性受外界环境因素的影响 , 为了跟踪太阳能光伏阵列输出功率最大点 , 实现光伏阵列和负载的匹配 , 常在系统中加入最大功率跟踪器 . 准确跟踪太阳能光伏阵列的最大输出功率点依赖于有效的搜索算法 . 分析了传统的扰动观察法和增量电导法的特点 , 并提出了一种新的变步长寻优算法 . 通过验证表明 , 这种算法能够快速准确地跟踪最大功率点.3.期刊论文 高吉磊 . 贺明智 . 郑琼林 . GAO Ji-lei . HE Ming-zhi . Trillion Q Zheng 天气变化时光伏并网系统 MPPT算法的仿真研究 - 系统仿真学报 2010,22(4)光伏并网系统在天气快速变化时 , 采用传统的扰动观测算法会产生误判 . 针对这一问题 , 对 dP-P&O算法进行了改进 , 提出了 dP-P&O-dP最大功率跟踪算法, 进一步减少了最大功率跟踪过程中的误判现象 . 引入了变步长的方法解决了跟踪快速性与稳态稳定性难以兼顾的问题 , 并给出了步长系数的设计原则 . 在详细分析光伏阵列榆出特性的基础上 , 建立了其随光照变化的仿真模型 , 并且简化了并网逆变器的模型 , 采用 MATLAB中的 S函数编写了提出的最大功率跟踪算法的仿真算法 , 大大提高了仿真的速度 . 通过对仿真结果的比较分析 , 表明了该算法的正确性和有效性.4.学位论文 任柱 光伏发电系统中蓄电池充电管理的研究 2008能源犹如人体的血液。随着社会经济的飞速发展 , 能源和资源的消耗速度越来越快 , 节约能源 , 保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件 , 人们的注意力正转向可再生能源的利用和发展。太阳能是绿色能源 , 是人类取之不竭、用之不尽的可靠能源。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分 , 被认为是二十一世纪最具有发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染具有重要的意义。在光伏系统中 , 由于光 -电能转换机制的因素 , 造成了光伏阵列输出能量的非线性。这种非线性会影响到光伏阵列能量利用率以及储能蓄电池的充电效率和使用寿命。本课题正是在此基础上选取蓄电池作为负载 , 实现了太阳能电池的最大功率跟踪和完成对蓄电池的合理充电控制 , 设计出了基于单片机 Atmega16的充电管理系统。通过对光伏阵列和蓄电池的数据采集分析与控制来对整个充电过程进行管理 , 使蓄电池始终处于一种较为理想的工作状态 , 从而达到充分利用阵列能量和延长系统使用寿命的目的。第一部分 , 从课题背景入手 , 分析了目前国内外能源发展状况和存在的问题。提出需要大力发展风能太阳能等可再生能源。接着描述了光伏发电的现状与前景 , 指出在光伏发电中需要解决的一些关键技术 , 引出本文工作的重点。第二部分 , 对太阳能电池发电的基本原理和输出特性作了研究 , 简要介绍了光伏系统的基本组成。对光伏系统输出最大功率跟踪进行了研究 , 在深入分析了各种最大功率跟踪算法的基础上提出了一种基于非线性函数的最大功率跟踪方法 , 并分析了该方法的优越性及可行性。第三部分 , 对光伏系统中的储能蓄电池的工作原理和性能指标进行了介绍 , 对各种蓄电池的充电方法进行了研究和比较 , 并针对光伏系统中蓄电池充电的特殊性 , 提出了一个较为合理的充电控制策略 , 分析了该策略的优势。并对整个充电管理系统进行了硬件和软件设计。本设计采用 BUCK电路作为主电路, 设计出了基于 AVR单片机 Atmega16为核心的集阵列 MPPT控制、充电控制、温度补偿以及维护于一体的蓄电池光伏充电管理系统 , 并且采用 Visual Basic6.0软件编制了管理系统的实时监测软件。第四部分 , 给出了实验结果及分析 , 结果表明该管理系统在最大功率跟踪、蓄电池充电控制上有一定的先进性 , 实现了对整个过程一些关键物理量以及蓄电池状态参数的实时监测 , 较好的实现了整个系统的过程控制。5.期刊论文 张瑞宁 . 石新春 . ZHANG Rui-ning. SHI Xin-chua 独立光伏系统最大功率跟踪控制器的实现 - 电源技术2008,32(7)介绍了在小型独立光伏系统中一种最大功率跟踪器的实现 . 控制器的主电路采用了降压斩波电路 . 结构简单 , 硬件实现方便 . 控制部分在经典干扰观测方法的基础上对控制方法进行改进 , 采用变步长跟踪 , 克服了跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾 . 采用超级电容器作为储能装置 , 从根本上解决了蓄电池储能的二次污染严重、寿命短、工作温度范围窄等问题 . 应用 MATLAB仿真软件搭建光伏电池模块 , 并根据改进的干扰观测法建立最大功率跟踪控制器 , 对超级电容器进行充电 . 仿真结果表明此控制器跟踪快速有效.6.学位论文 王丹 光伏发电系统效率优化问题的研究 2009光伏发电技术和产业在当今能源危机的形势下，得到了快速地发展。虽然光伏发电系统运行的关键性技术日渐成熟，但成本高、效率低等特点严重制约其广泛发展与应用。因此如何提高光伏发电系统的效率，从而降低开发成本，日渐成为国内外光伏专家研究的热点。本文以提高光伏发电系统的效率为目的，分别从影响光伏发电系统效率的两个主要因素：对光伏阵列最大功率点跟踪方法与采用高频链逆变技术的光伏逆变器等方面进行深入研究。光伏阵列输出特性，是光伏发电系统研究中的最基本问题，本文分别提出了基于物理机制和基于外特性的光伏阵列仿真模型，为实现器件级和系统级仿真、指导理论研究和为研究最大功率跟踪方法提供准确、可靠的仿真模型。最大功率点跟踪（ MPPT）方法是光伏发电系统中提高效率的重要手段。本文在分析介绍恒电压跟踪（ CVT）方法和常见 MPPT方法的基础上，针对常用传统功率扰动法（ P&O）存在误判问题，提出一种改进的 MPPT方法 -dP-P&O方法。应用该改进方法的光伏发电系统可以稳定、高效地追踪光伏阵列最大功率点；同时在太阳辐照强度发生激烈变化时，能避免系统产生误判现象，保证系统稳定、可靠运行，表现出良好的动态特性。理论分析和仿真结果证明，这种改进的 MPPT方法在光伏发电系统中具有重要的理论意义和实用价值。在光伏发电系统中使用高频链逆变器替代传统低频逆变器、采用高频逆变技术，也是提高系统效率的重要手段。本文对全桥高频链逆变电路进行研究，设计主电路与控制电路，制作出容量为 200VA的试验样机并采用 TMS320LF2407实现其控制。实验结果证明，系统输出外特性平直，输出正弦电压失真度小。对全桥电流源高频链逆变器进行损耗分析，推导出各部件损耗计算公式，计算出输出不同功率时损耗分布变化，计算结果与实验数据基本吻合，证明计算方法的正确性。通过对损耗分析说明，在电路拓扑确定的情况下，提高效率可以采用降低功率管的电流峰值和有效值，减小绕组和 MOSFET的导通电阻等手段，为进一步提高逆变器效率提供可靠的数据基础与理论依据。7.学位论文 牛丹凤 光伏并网发电系统的最大功率跟踪研究 2007光伏发电是集开发可再生能源、改善生态环境于一体的重大课题，有巨大的经济和社会效益，有丰富的学术研究价值。本论文对并网发电系统最大功率跟踪进行研究。建立由光伏阵列、功率主电路、控制系统等模型组成的光伏并网发电系统。以前基于外特性建立的光伏阵列模型虽简单、参数易解、易懂，但仿真精度低，故提出基于物理特性并考虑光照强度、环境温度对光伏阵列影响而建模的方法，模型参数与实际参数严格对应，精度高；系统控制涉及输出波形控制和功率点控制两个闭环环节，均采用 PwM技术实现。以往采用的单级控制是在功率变换环节实现最大功率跟踪、逆变以及其他并网控制的。这种方式效率较低，控制复杂，精度较低。针对这些问题本论文提出分级控制，在斩波变换电路中实现最大功率跟踪控制，在逆变电路中实现输出波形控制及其他并网控制。降低了控制复杂度，提高了各级控制精度；最后将几种典型的现代最大功率跟踪算法按照分级控制方式应用于本论文所建立的并网发电模型并仿真，分析比较了各种算法的优缺点，总结出每种算法所适用的应用环境。基于 PSIM和 MATLAB接口技术，可利用 MATLAB强大的控制策略扩充最大功率跟踪控制，但因所用试用版软件故未能实现该功能，此外孤岛问题也是并网发电中一个未能完全解决的问题。在今后的研究中可以借助 MATLAB中神经网络、模糊控制等技术对最大功率跟踪算法研究，并且针对孤岛问题以及保护问题作更深层次的研究。8.期刊论文 杨思俊 . 潘晶莹 . 户桂民 太阳能光伏阵列最大功率跟踪技术的实现 - 大众科技 2010,““(5)由于光伏阵列的软特性 , 采用 C8051F330单片机对 Boost电路开关管的占空比进行控制 , 结合有效的增量电导法 , 对太阳能光伏阵列的最大功率进行跟踪, 实现其最大转换效率.9.学位论文 邓赞高 波浪 /风 /光伏联合发电系统仿真研究 2007我国海域辽阔，分布了大量岛屿，由于岛屿其自身孤立的环境，电力资源缺乏，供电成为制约海岛经济发展和影响居民生活质量的一个大问题。海岛上有着丰富的可再生能源，但是利用单一能源，很难满足海岛上的实际用电需求，因此，发展独立稳定的多能互补发电系统是解决海岛电力短缺的重要途径。 本文对多能互补发电系统进行了一些调研分析，提出了一种波浪 / 风 / 光伏联合发电系统设计方案，建立了波浪 / 风 / 光伏联合发电系统数学模型，这些模型包括：波浪能蓄能稳压发电模型、风力发电模型、太阳能光伏阵列发电模型，相应的控制系统模型有：蓄能稳压控制、光伏发电最大功率跟踪控制、独立电网频率稳定控制、光伏发电逆变输出控制等，最后利用 MATLAB/SIMULINK对上述数学模型进行数学仿真模型搭建，并根据该模型进行波浪 / 风 / 光伏联合发电系统的仿真实验研究。 波浪 / 风 / 光伏联合发电系统仿真实验结果表明：波浪能蓄能稳压发电系统具有良好的稳定性和适应性，虽然系统输入了不同形式的能量，但能量均能被较平稳地输出，有效地证明了蓄能稳压系统可以实现将不稳定的波浪能转化为较稳定的能量输出；风力机仿真模型模拟的风力机风能利用系数曲线及功率输出曲线和实际风力机性能相符，可以较好地模拟实际风力机运行；光伏阵列模型可以有效模拟实际光伏阵列输出特性，采用模糊 /PID双模控制的最大功率跟踪系统在日照强度变化较大时仍然能够快速、准确地跟踪到太阳能电池板的最大功率点；波浪 / 风 / 光伏联合发电系统在波浪能、风能能量输入和波浪能、风能、太阳能都输入的情况下，均能较好地将波浪能、风能、太阳能三种能量并入独立电网，所形成的独立电网电压稳定、频率波动较小，满足用户负载的要求，有较好的供电性能。10.期刊论文 程启明 . 程尹曼 . 汪明媚 . 倪仁杰 . CHENG Qi-ming. CHENG Yin-nan. WANG Ming-mei. NI Ren-jie 光伏电池最大功率点跟踪方法的发展研究 - 华东电力 2009,37(8)在光伏发电系统中 , 光伏电池输出特性受光照强度及环境温度影响很大 , 具有明显的非线性特征 . 因此 , 为了提高光伏电池的利用效率 , 需要对光伏电池的最大功率点进行快速准确地跟踪控制 . 简要介绍了 14种常用的最大功率跟踪方法的原理 , 说明了各种方法的优、缺点 , 指出了选择某一方法时需要考虑的因素 , 并展望了最大功率点跟踪方法的发展方向.本文链接： http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxzzyzdh201002041.aspx授权使用：南昌大学图书馆 (wfncdxtsg) ，授权号： a22bd184-e574-49ac-88d4-9e5b00b0bdb9下载时间： 2010年 12月 29日