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?电气技术与自动化?戴晨骏,等?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 戴晨骏,王宏华

(河海大学电气工程学院,南京210098)

摘 要:研究了光伏阵列的非线性功率输出特性,建立了基于Matlabsimulink/Powersystem的

光伏阵列仿真模型,对基于模糊控制采用扰动观察法进行光伏发电最大功率点跟踪进行了仿真。

关键词:光伏阵列;最大功率跟踪;模糊控制;扰动观察法中图分类号:TK51;TP391.9 文献标志码:B 文章编号:167125276(2010)0220136203

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.chinajournal.net.cn E2mail:ZZHD@chainajournal.net.cn《机械制造与自动化》

?电气技术与自动化?戴晨骏,等?基于模糊控制的光伏阵列MPPT仿真

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