基于mppt的光伏電力應(yīng)用系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文-資料下載頁

　　

【正文】 的，為了把控制系統(tǒng)的工作點保持在最優(yōu)點附近而必須付出的代價。當(dāng)負(fù)載的功率需求或太陽陣的I一V特性發(fā)生變化后，引起工作點的偏移或峰值功率點的漂移，PPT系統(tǒng)探測到這種變化后，就會進(jìn)行下一次尋優(yōu)。因此，PPT就是一個不斷測量和不斷調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)的過程，它不需要知道太陽陣精確的數(shù)學(xué)模型，也不需要知道環(huán)境的日照度和溫度，而是在運行過程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當(dāng)前工作點逐漸向峰值功率點靠近，最后工作在峰值功率點附近。所以我們可以設(shè)計出新的算法完成這一任務(wù)，使得損失變得盡可能小，如模糊控制設(shè)計方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，自適應(yīng)控制算法等來更好的提高轉(zhuǎn)換效率。本章對MPPT的模糊算法進(jìn)行了一些有益的探討。自1965年，自動控制理論專家扎德()在加州大學(xué)提出了模糊集合理論以來，模糊邏輯控制(FLC—Fuzzy Logic control)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)控制方法無法或難以解決的問題。由于日照變化的不確定性、太陽電池陣列的溫度的變化、負(fù)載的變化和太陽電池UI曲線的強(qiáng)烈非線性，所以太陽電池陣列的最大功率點是隨著環(huán)境和負(fù)載的變化而時刻變化的。針對這樣的非線性系統(tǒng)，使用模糊邏輯控制方法進(jìn)行控制，將會獲得理想的控制效果。模糊邏輯控制器的設(shè)計主要包括以下幾項內(nèi)容:*確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。*歸納和總結(jié)模糊控制器的控制規(guī)則:*確定模糊化和反模糊化的方法。*選擇論域并確定有關(guān)參數(shù)。在本設(shè)計中是以功率對電壓，電流的變化，以及其變化率來作為模糊輸入變量，通過模糊化處理，并根據(jù)專家經(jīng)驗進(jìn)行模糊判別，給出調(diào)節(jié)輸出的隸屬度，最后根據(jù)隸屬度進(jìn)行反模糊化處理得到控制調(diào)節(jié)量，來實現(xiàn)控制最大功率輸出。本模糊控制系統(tǒng)由模糊控制器、執(zhí)行器、被控對象三部分組成，控制器的采樣周期T=2s，系統(tǒng)框圖如圖13所示:圖13 模糊控制系統(tǒng)框圖其中s為系統(tǒng)的設(shè)定值，y為系統(tǒng)輸出，e和c分別是系統(tǒng)偏差和偏差的微分信號，也就是模糊控制器的輸入，u為控制器輸出的控制信號，E、C、U為相應(yīng)的模糊量。由圖可知模糊控制器主要包含三個功能環(huán)節(jié):用于輸入信號處理的模糊量化和模糊化環(huán)節(jié)，模糊控制算法功能單元，以及用于輸出解模糊化的模糊判決環(huán)節(jié)。模糊化是指將輸入變量的精確值轉(zhuǎn)化成適當(dāng)論域上的語言變量值(模糊輸入值)，既確定各輸入、輸出量的變化范圍及其對應(yīng)語言變量的論域元素和量化因子Kl、KK3。通?？刂瓶偸怯孟到y(tǒng)的實際輸出量與設(shè)定的期望值相比較，得到一個偏差值E，一般還需要根據(jù)該偏差的變化率EC來共同進(jìn)行判斷。在本系統(tǒng)設(shè)計中，輸出功率P是一個判斷擾動方向非常重要的量，在一些文獻(xiàn)中都以功率對輸出電壓，電流的變化率和變化率的變化量來作為輸入量。在本設(shè)計中輸出電壓是要保持恒定的，所以我們在仿真中選用dP/di和△dP/di作為輸入變量，系統(tǒng)最終控制輸出的模糊邏輯控制量定義為場效應(yīng)管的PWM占空比變換量，定義為△dout，所以系統(tǒng)中的模糊控制器是一個雙輸入單輸出型的控制器。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，在最終輸出的控制量只能為一個精確量，而經(jīng)模糊推理后得到模糊輸出量及其相應(yīng)的隸屬度，所有隸屬度不為零的模糊輸出量對輸出都起一份貢獻(xiàn)，反模糊化的目的就是求出能代表所有模糊輸出量作用的精確值，用以實施最后的控制策略。該計算過程稱為反模糊化(Defuzzification)，從而將模糊量轉(zhuǎn)化為精確量。反模糊化可針對系統(tǒng)要求或運行情況而選取不同的方法，得到的結(jié)果也是不同的。一般采用的方法有重心法、最大隸屬度法、系數(shù)加權(quán)平均法等，重心法比較合理，而且計算的精度較高，運算過程也不太復(fù)雜，所以本系統(tǒng)采用此法進(jìn)行反模糊判決。在第七章我們利用SIMULINK工具箱和模糊邏輯工具箱相結(jié)合的方法對DC心C的控制系統(tǒng)進(jìn)行了輔助設(shè)計，實際上Simulink功能是相當(dāng)豐富的，其中的模糊邏輯工具箱就是一個對模糊控制器進(jìn)行仿真的一個相當(dāng)好的工具。工具箱還提供了圖形用戶界面(GUI)編輯函數(shù)，利用它用戶可以更直觀迅速地生成模糊推理系統(tǒng)(FIS)。用戶可以在FSI編輯器窗口菜單中修改它的各種特性，如改變輸入/輸出的變量數(shù)、編輯隸屬度函數(shù)、編輯模糊規(guī)則等，從而生成新的FSI。與傳統(tǒng)仿真手段相比，這種方法更加形象、簡便。工程設(shè)計人員可以采用多種途徑生成和編輯模糊推理系統(tǒng)，如手工、通過交互式形工具、通過命令行函數(shù)或基于模糊聚類或自適應(yīng)神經(jīng)模糊技術(shù)自動實現(xiàn)。 5總結(jié)本文是以課題“太陽能電池最大功率控制器研究與設(shè)計”為核心內(nèi)容撰寫而成的。根據(jù)要求設(shè)計了MPPT的太陽能最大功率跟蹤器，以恒電壓對外供電。在對最大功率的跟蹤算法上，我們可以對算法加以改進(jìn)以提高太陽能電池的輸出效率。除此以外，我們還設(shè)計了對蓄電池的切換控制，對于獨立型的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，由于其對持續(xù)供應(yīng)電力的可靠度并不高，通常都需要輔助電源，以提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定度。一般太陽能系統(tǒng)使用蓄電池作為輔助電源，主要的目的是在當(dāng)太陽電池提供的電力與負(fù)載電力不平衡時，提供一個電力緩沖器。這一方面出于可靠性的考慮，電力不足供應(yīng)負(fù)載時，由蓄電池輔助供給，另一方面是基于能源利用效率的考慮，在負(fù)載用電過剩時，可以對蓄電池充電。從理論上講蓄電池的容量越大，整個系統(tǒng)的可靠性越高，不過若要最大發(fā)揮太陽電池所轉(zhuǎn)換的電能效率，最佳的做法是以市電作為輔助電源。我們可以將太陽能電池連接起來，讓它們以更大的輸出功率對外供電，當(dāng)太陽能電池供電系統(tǒng)直接與電力公司的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并聯(lián)使用時，太陽能轉(zhuǎn)換的電力和市電共同供應(yīng)負(fù)載所需電力，因此負(fù)載不受太陽能供電系統(tǒng)容量的影響，不論太陽能供電系統(tǒng)容量多大，系統(tǒng)皆能正常運轉(zhuǎn)，當(dāng)太陽光電能的發(fā)電量供應(yīng)本身的負(fù)載使用后仍有剩余時，即可將多余的電力送至市電的電力網(wǎng)，以提供其它的負(fù)載使用。若太陽能電能發(fā)電量不足本身的負(fù)載使用時，則由市電供應(yīng)。這樣市電可完全提供負(fù)載不足的電力，而被當(dāng)作一個零阻抗的負(fù)載，吸收無限大的功率，因此在太陽能的電力使用上彈性較大。這樣我們必須在太陽能電池供電系統(tǒng)與市電之間，設(shè)計一個交直流電力轉(zhuǎn)換器，它需要輸出與市電規(guī)格相符合的電力，這有許多技術(shù)上的問題有待解決，如對電網(wǎng)進(jìn)行無功補償，功率因素的校正，孤島效應(yīng)的解決等。而且我們必須監(jiān)控市電與電力轉(zhuǎn)換器的輸出的狀況，隨時解決出現(xiàn)的問題。監(jiān)控系統(tǒng)在這個較復(fù)雜的系統(tǒng)中扮演著極重要的角色，包括檢測輸出電壓電流并配合保護(hù)系統(tǒng)、檢測負(fù)載狀況并計算與市電間適當(dāng)?shù)碾娏α?、檢測環(huán)境溫度照度紀(jì)錄太陽電池的運轉(zhuǎn)情形、保護(hù)設(shè)備間的協(xié)調(diào)等，在這方面，用現(xiàn)場總線組成電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)無疑是大有可為的?？傊?，今后以太陽能為能源的新技術(shù)，在提高太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率，與市電的并聯(lián)發(fā)電，對供電系統(tǒng)作監(jiān)控保護(hù)等方面還有許多問題有待研究。太陽能電力的應(yīng)用前景無疑是非常令人向往的。參考文獻(xiàn)[1] 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大學(xué)四年讓我學(xué)會了很多，也成熟了很多，很感謝身邊的每一個人，是他們教會我如何成長。老師們教給了我專業(yè)的系統(tǒng)知識，開拓了我以后的路，讓我的飛翔有了翅膀；同學(xué)們給我個精彩的大學(xué)生活，留下今后美好的回憶；網(wǎng)絡(luò)世界是我方便快捷的工具，圖書館為我提供了各類圖書，很感謝相關(guān)的每一個人，尤其是幾個好朋友。 這篇論文是在朱老師不斷的指導(dǎo)中完成的，在此感謝朱老師能從百忙中抽出時間看我的論文，并且給予建議。還要謝謝一個人，一個給我很多幫助的人。在這大學(xué)最后的時刻我只希望每個人都能夠越過越好，忙碌中只為充實而感到滿足，閑暇中追尋生活的美好。有困難時想想還有朋友，并不孤單，給予你們最真誠的祝福??！