基于模糊PID控制的太阳能光伏发电系统的MPPT研究

近年来，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制问题已经成为了太阳能光伏发电系统中的热点研究问题。国内外学者提出了多种MPPT控制方法，其传统实现方法有固定电压法、扰动观察法、电导增量法、模糊控制法等。其中固定电压法控制方式简单，易于实现，但是，这种跟踪方式忽略了温度对太阳光伏阵列开路电压的影响；扰动观察法、电导增量法具有控制精确，响应速度比较快等优点，但是对硬件的要求比较高，系统成本较高；而模糊控制法适用于非线性系统。 针对现有方法的不足，本文从太阳能光伏阵列的输出特性出发，针对光伏阵列本身具有非线性、时变性和无法建立精确的数学模型的特征，以及传统模糊控制与PID控制难以满足精度高、鲁棒性好的要求，提出了一种基于模糊PID控制的最大功率点跟踪控制策略，并采用升压斩波电路（Boost电路）实现MPPT功能。 本文首先介绍了太阳能光伏发电系统的组成和分类，分析了光伏阵列的工作特性；接着分析了Boost电路在光伏发电系统中的实现；最后概述了太阳能最大功率点跟踪的模糊控制策略中几种控制器的基本原理，利用Matlab/Simulink进行仿真，分别搭建了PID控制器、模糊控制器以及模糊PID控制器的模型，将这几种控制器应用于光伏发电系统。 仿真结果表明，模糊PID控制方法不仅能快速响应外界环境的变化、有效消除传统模糊控制下最大功率点处的振荡现象，而且弥补了在PID控制下系统调节过渡时间较长的缺点，使光伏系统始终工作在最大功率点，提高了光伏系统的效率。