[发明专利]基于模糊PI双向线性预测的光伏MPPT控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，更具体地，涉及一种基于模糊PI双向线性预测的光伏MPPT控制方法。

背景技术

由于石油等常规能源的日益缺乏，太阳能作为一种可再生能源，而且储量充足，越来越受到关注，光伏发电是利用太阳能的主要方式之一。但目前光伏电池存在转换效率偏低、易受天气影响等缺陷，严重限制了太阳能的大规模推广应用。因此，如何有效增加太阳能电池的输出功率，从而充分利用太阳能，是光伏研究的一个重要方向。

光伏电池的输出电压和输出电流随日照强度和电池结温的变化具有强烈的非线性。在一定的太阳光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压时，光伏电池的输出功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点就达到了输出功率-电压曲线的最高点，称之为最大功率点（Maximum Power Point,MPP）。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）。

目前，MPPT控制方法主要包括闭环控制法和基于输出特性的开环控制法。其中，闭环控制法主要有扰动观察法(P&O)和电导微增率法(INC)。扰动观察法因其简单实用的特点而被广泛运用，但搜索速度慢且存在振荡及误判等问题。电导微增率法虽然精度较高，但搜索速度依然较慢。常见的基于输出特性的开环控制法有定电压跟踪法，它具有快速简单的特点，但是跟踪精度较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于模糊PI双向线性预测的光伏MPPT控制方法，有效解决了传统MPPT控制方法无法兼顾跟踪速度与计算精度的问题，能够快速准确地对最大功率点进行跟踪，简单实用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光伏MPPT控制方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）获取光伏电池的功率-电压特性曲线，利用特性曲线的切线进行双向线性预测，逼近最大功率点，计算得到近似最大功率点；（2）在近似最大功率点的基础上，利用扰动观察法跟踪实际最大功率点，计算误差e(k)和误差变换Δe(k)，其中，Δe(k)=e(k)-e(k-1)，k为周期，P为功率，u为电压；（3）将误差e(k)和误差变换Δe(k)作为模糊控制器的输入，模糊控制器采用Mamdani模糊推理方法，以输出功率能快速到达给定值为目标，建立模糊控制规则，实现最大功率点跟踪。

优选地，所述步骤（1）进一步包括如下步骤：（1-1）在功率-电压特性曲线上任取两点A(U_L,P(U_L))和B(U_R,P(U_R))，使得U_L∈[0,U_m]、U_R∈[U_m,U_OC]，其中，U_m为最大功率点对应的电压，U_OC为开路电压；（1-2）分别过A和B作功率-电压特性曲线的切线，交点为O；（1-3）将功率-电压特性曲线上与O点横坐标相同的点作为近似最大功率点；（1-4）当光强发生较大变化，导致功率变化量ΔP大于阈值T时，返回步骤（1-1），否则，顺序执行步骤（2）。

优选地，所述步骤（3）中，根据误差e(k)和误差变换Δe(k)确定PI参数K_P和K_I。

优选地，模糊集合为{PB,PS,ZE,NS,NB}，模糊控制规则如下：

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、根据光伏PV曲线的恒压恒流区特性，用两个单点Hermite插值近似替代光伏PV曲线，对PV曲线的预测精度更高。

2、通过双向线性预测，极大地提高了最大功率跟踪的速度。适用于不同填充因子的光伏电池。

附图说明

图1是本发明实施例的基于模糊PI双向线性预测的光伏MPPT控制方法流程图；

图2是双向线性预测示意图。

具体实施方式