独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究

能源为万业之母。当今人类赖以生存的化石能源日渐减少,开发再生新能源势在必行。在各种新能源中,太阳能具有零污染、储量大等优点越来越受到人们的重视,其中最具有应用前景的就是太阳能发电。然而在开发利用太阳能的过程中,仍然存在着初始投资成本高、转换效率低这些问题。最大功率点跟踪(Maximum power point tracking简称为MPPT)技术能够有效地提高转换效率,最大限度地利用太阳能,提高投资的回收率和成本的利用率。本文就是以独立太阳发电系统为研究对象,以MPPT技术为研究目标,开展了独立光伏系统MPPT控制技术的理论和仿真研究。 首先分析了独立光伏发电系统的组成,针对系统核心模块的光伏电池的电路模型、电气特性做出详细的分析,并在此基础上结合Matlab/Simulink建立了光伏阵列的仿真模型,为以后章节MPPT的研究和仿真提供了理论基础。 其次,采用改变DC/DC电路的占空比来改变输出电压的方法来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪。MPPT实现的硬件电路主要包括BOOST主回路和控制电路,结合光伏系统的特点和要求,通过对比分析了BUCK电路和BOOST电路的特点,选择BOOST电路作为MPPT系统的主回路。控制电路由ATmega8为主控芯片的电量采样电路、信号调理电路和MOSFET驱动电路组成,并且给出了MPPT实现的主程序流程图。 最后,MPPT控制方法作为实现MPPT的重要手段,对其研究和分析是本文必不可少的环节。在简单分析已有常用的MPPT控制方法的基础上,针对已有算法存在的问题,提出了模糊PID的控制方法,并对该算法运用Matlab/Simulink建立基于BOOST转换电路的MPPT系统仿真模型。仿真结果表明,该方法在外界环境稳定的情况下,能使系统稳定工作在最大功率点；当外界环境参数发生变化时,能使系统快速、稳定、高效的跟踪到最大功率点,动态和稳态特性良好。在光伏发电系统中,具有重要的理论意义和实用价值。