0 引 言

隨著全球能源緊張問題的日益嚴(yán)重,，再生能源正得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來,，光伏能源以其具有無污染,，可長(zhǎng)期使用等優(yōu)點(diǎn)，得到了很大的發(fā)展,。一般光伏系統(tǒng)都希望光伏電池陣列在同樣日照,、溫度的條件下輸出盡可能多的電能，即在理論上和實(shí)踐上提出了光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power,。Point Tracking,，MPPT)問題。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中由于陣列的功率等級(jí)一般較大,，因此MPPT問題顯得尤為重要,。故利用智能控制方法上的智能性、自適應(yīng)性來對(duì)非線性的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制,，無疑是一個(gè)很好的選擇,。

1 光伏電池的最大功率點(diǎn)

從圖l中可以看出，在一定的光照強(qiáng)度與溫度下,，光伏電池輸出曲線上都可以找到一個(gè)最大的功率輸出點(diǎn)Pm,，如果可以使光伏電池時(shí)工作在最大功率點(diǎn)，就可以極大地提升光伏電池的效率,，故應(yīng)尋找其最大功率點(diǎn),，即尋優(yōu)。
 

2 MPPT控制的原理與設(shè)計(jì)

MPPT控制的原理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)自尋優(yōu)過程,，通過對(duì)光伏電池當(dāng)前輸出電壓與電流的檢測(cè),，得到當(dāng)前電池輸出功率，將其與前一時(shí)刻功率相比較,，然后根據(jù)功率與占空比的關(guān)系,，改變占空比,，使其向最大功率點(diǎn)不斷靠近，如此反復(fù),，直至達(dá)到最大點(diǎn)附近的一個(gè)極小區(qū)域內(nèi),。當(dāng)外界光照強(qiáng)度與溫度發(fā)生明顯改變時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行再次尋優(yōu),。

從圖2可知,，改變脈寬調(diào)制信號(hào)(Pulse Width Modulation，PWM)的占空比D,，實(shí)質(zhì)上是改變了光伏電池的負(fù)載,。也即使光伏電池的輸出功率點(diǎn)發(fā)生改變，從而達(dá)到尋找最大功率點(diǎn)的目的,。
 

光伏電池的負(fù)載RL與負(fù)載R和占空比D的關(guān)系式為：

RL=R／D

MPPT控制器通過調(diào)整PWwM信號(hào)的占空比D,，來改變光伏電池的負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的功能,。因而,，占空比D的大小決定了光伏電池輸出功率P的大小，一般光伏逆變器的P-D關(guān)系如圖3所示,。
 

國(guó)內(nèi)外的一些光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)光伏電池的最大功率跟蹤控制,，一般提出過多種方法,，如定電壓跟蹤法,、擾動(dòng)觀察法、功率回授法和增量電導(dǎo)法等,，這些算法的不足在于：未說清從一個(gè)最大功率點(diǎn)怎樣跟蹤到下一個(gè)最大功率點(diǎn),；計(jì)算量很大，實(shí)現(xiàn)較困難,；控制精度差,，受外在影響大。本文提出的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤,，可彌補(bǔ)以上不足之處,。

3 模糊控制器設(shè)計(jì)

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，使用模糊邏輯對(duì)系統(tǒng)的輸入和輸出進(jìn)行設(shè)計(jì),，可以得出一系列控制規(guī)則,，可以由微機(jī)十分簡(jiǎn)明地實(shí)現(xiàn)。

3．1 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)

MPPT控制設(shè)計(jì),，其關(guān)鍵是模糊控制器的設(shè)計(jì),。選用雙輸入單輸出模糊控制器，如圖4所示,。
 

模糊控制器的第n時(shí)刻輸入量,，為第n時(shí)刻的功率變化量△P(n)和功率變化率,；第n時(shí)刻的輸出量為第n+1時(shí)刻的占空比改變量△D(n+1)，大小在[0,，1]間變化,。其中功率變化量△P(n)=P(n)-P(n-1)，功率變化率用△P(n)／△D(n)代替計(jì)算,。

3．2 確定輸入,、輸出量模糊子集及論域

△P(n)的模糊集為E，△P(n)／△D(n)的模糊集為EC,，△D(n)的模糊集為U,。

將語言變量E和U，定義為7個(gè)模糊子集,，EC定義為6個(gè)模糊子集,，即：
 

其中：NB，NM,，NS,，NO，ZO,，PO,，PS，PM,，PB分別表示負(fù)大,，負(fù)中，負(fù)小,，負(fù)零,，零，正零正小,，正中,，正大等模糊概念。將E,，U的論域規(guī)定為15個(gè)等級(jí),，將EC的論域規(guī)定為12個(gè)等級(jí)，即：
 

3．3 確定隸屬函數(shù)

模糊子集的隸屬函數(shù)形狀較尖,，反映模糊集合具有高分辨率特性較高的靈敏度,。

故本文選擇三角形作為隸屬函數(shù)的形狀，E和EC的隸屬函數(shù)見圖5和圖6,，U的隸屬函數(shù)如圖7所示,。