基于模糊方法的光伏发电系统最大功率跟踪控制

【摘要】：随着化石能源与环境和经济矛盾的不断加剧,人们开始寻求用可再生能源来代替传统化石能源,像太阳能、风能、核能等新能源已进入人们的视野。太阳能是一种可再生的能源,清洁无污染,无噪音,取之不尽。光伏发电已经成为现在利用太阳能的主要方式之一,然而光伏发电效率较低。本文针对太阳能光伏模块,研究了基于传统模糊规则方法、最大功率电压(MPV)策略及直接最大功率(DMP)策略的太阳能光伏电池的最大功率跟踪的模糊控制问题,获得了一些有意义的研究成果。本文的主要工作包括:根据光伏电池的特点及最大功率跟踪控制的经验知识,确定模糊规则表及模糊隶属度函数,采用传统模糊控制方法设计光伏电池模糊控制器,并用Simulink对其仿真,结果表明所设计的模糊控制器具有良好的性能。根据光伏电池模块的物理机理,分别考虑光伏模块各元件参数准确和元件参数存在偏差的情况下,建立系统的T-S模糊模型,基于李雅普诺夫稳定性理论和最大功率电压(MPV)策略,给出了具有线性矩阵不等式形式的能够确保系统渐近稳定的充分条件,并分别提供了参数准确和参数存在偏差情况下的模糊控制器的求解方法。通过仿真验证了提出方法的有效性,仿真结果表明提出的方法能够实现光伏电池的最大功率跟踪。根据光伏电池模块的物理机理,分别考虑光伏模块各元件参数准确和元件参数存在偏差的情况下,建立系统的T-S模糊模型,基于李雅普诺夫稳定性理论和直接最大功率(DMP)策略,给出了具有线性矩阵不等式形式的能够确保系统渐近稳定的充分条件,并分别提供了参数准确和参数存在偏差情况下的模糊控制器的求解方法。通过仿真验证了提出方法的有效性,仿真结果表明提出的方法能够实现光伏电池的最大功率跟踪。与基于最大功率电压(MPV)的控制策略相比,基于直接最大功率(DMP)的模糊控制器控制效果较好,系统跟踪速度较快。 【关键词】：光伏模块 T-S模糊模型 最大功率跟踪 不确定模糊系统 MPV DMP
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 模糊控制研究现状9-11
• 1.2.2 光伏电池最大功率跟踪研究现状11-13
• 1.3 课题研究内容及结构安排13-14
• 2 光伏电池仿真模型及其输出特性14-20
• 2.1 光伏电池工作原理14
• 2.2 光伏电池的数学模型14-16
• 2.3 光伏电池的仿真分析16-20
• 2.3.1 光伏电池Simulink模型16-18
• 2.3.2 光伏电池输出特性曲线18-20
• 3 基于模糊策略的最大功率点跟踪控制20-26
• 3.1 基于模糊控制理论的MPPT仿真模型20-23
• 3.2 基于模糊控制的光伏电池输出特性23-26
• 4 基于最大功率点电压（MPV）的模糊MPPT控制方法26-44
• 4.1 光伏发电系统的整体动态模型26-27
• 4.2 基于最大功率点电压（MPV）策略建立T-S模型27-30
• 4.3 模糊最大功率点电压（MPV）控制器的设计30-33
• 4.3.1 基于MPV模糊控制器的设计30-31
• 4.3.2 基于Lyapunov函数的稳定性分析31-33
• 4.4 系统仿真及分析33-35
• 4.5 不确定模糊系统的鲁棒控制35-44
• 4.5.1 不确定模糊系统的T-S模型35-37
• 4.5.2 基于T-S模糊模型的不确定模糊系统控制器的设计37-38
• 4.5.3 基于T-S模糊模型的不确定系统稳定性分析38-41
• 4.5.4 不确定性系统仿真与分析41-44
• 5 基于直接最大功率（DMP）的模糊MPPT控制方法44-63
• 5.1 基于直接最大功率（DMP）策略建立T-S模型44-48
• 5.2 模糊直接最大功率跟踪控制器（DMPPT）的设计48-50
• 5.2.1 基于DMP模糊控制器的设计48-49
• 5.2.2 基于Lyapunov函数的稳定性分析49-50
• 5.3 系统仿真及分析50-53
• 5.4 不确定模糊系统的鲁棒控制53-63
• 5.4.1 不确定模糊系统的T-S模型53-55
• 5.4.2 基于T-S模糊模型的不确定模糊系统控制器的设计55-56
• 5.4.3 基于T-S模糊模型的不确定系统稳定性分析56-58
• 5.4.4 不确定性系统仿真与分析58-63
• 6 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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