局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究

由于光伏发电系统的结构及其所处环境十分复杂,局部阴影或光照不均造成的阵列失配现象,使P-U特性由单峰值曲线变为多峰值曲线,不仅使光伏阵列的输出功率降低,其热斑效应还会造成安全和可靠性问题。目前,解决局部阴影影响的方法有两种:一是改变光伏阵列发电系统的结构,把集中式系统转变为多串式系统,但是这种办法会造成系统中变换器、控制器的数量大大增加,使整个系统的结构变复杂、提高成本、降低了可靠性。其二是在集中式光伏阵列发电系统中,应用全局峰值判定的最大功率点跟踪算法,但这种算法复杂,对控制器计算速度和精度要求较高,不易在硬件中实现。 为解决输出功率受局部遮荫影响的问题,本文提出了一种光伏阵列的局部重构方法,通过改变光伏阵列的连接方式,用没被遮荫的光伏组件去补偿被遮荫的组件,改善了局部阴影下光伏阵列的输出特性,同时也避免了复杂的优化算法。 为提高补偿的效率,本文首次将遮荫度模型的概念运用到光伏阵列模糊控制重构算法中。根据电池组各子模块遮荫度的不同,用专家系统的经验知识归纳总结模糊规则,经过模糊推理得出所需补偿电池组件的数目,用开关矩阵进行算法的实现,达到了降低光伏阵列的输出功率损耗的目的。 搭建了光伏电池重构系统的硬件电路,在室外不同局部阴影条件下进行了实验。实验结果表明,光伏阵列经过重构后,被遮荫子模块的电压和输出电流值基本恢复到被遮荫前的水平。当阴影条件发生改变时,光伏阵列会再次重构,说明其对于环境的变化有着较好的响应能力。