[发明专利]基于变步长和非对称模糊控制的光伏最大功率点跟踪方法

说明书

本发明公开了基于变步长和非对称模糊控制的光伏最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：步骤1，构建太阳能光伏发电等效电路；步骤2，通过变步长的算法对太阳能光伏发电等效电路的最大输出功率进行快速跟踪；步骤3，通过非对称模糊控制策略确定太阳能光伏发电等效电路的最大输出功率。本发明在对现有的光伏最大功率点跟踪方法进行了改进，用变步长方法进行快速跟踪，然后用非对称模糊控制的方法精确跟踪并优化，减小了振荡，提高了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是指基于变步长和非对称模糊控制的光伏最大功率点跟踪方法。

背景技术

太阳能在可持续发展的新能源中占有极其重要的部分，同时具有分布广泛、环保、清洁、可以大规模利用等优点，因此得到了大规模的应用。近年来，众多科研工作者对于光伏发电系统的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)进行了研究与创新，提出并涌现了很多较好的控制方法。总体而讲，依据其实际机理和算法特点可大致分为3类:(1)基于优化数学模型的间接控制方法。其主要包括恒定电压法、开路电压系数法、短路电流系数法。恒定电压法，依据当温度不变，只有外界光照强度改变时，光伏电池的输出功率特性曲线是一簇单峰值曲线，光伏电池就会一直工作在最大功率点(Maximum PowerPoint，MPP)附近。然而它对于温度的要求较为严格，如果外界温度发生变化，就会产生较大误差。开路电压系数法与短路电流系数法相似，都是对恒定电压法的优化改进，克服温度变化的问题，但缺点是需要进行周期性地断开光伏电池与负载来检测开路电压，功率损失较大，得到的并不是MPP。(2)基于采样数据的直接控制方法。主要包括电导增量法、扰动观察法等。这类算法的特点是，需要连续采样光伏电池的端电压与端电流数据，通过控制算法去直接控制目标系统的工作点，如占空比D，精度较高，鲁棒特性较好。二者相似之处是需要不断对光伏电池输出电压进行扰动来跟踪最大功率点，不同在于电导增量法一旦达到MPP就不再施加扰动。(3)基于先进控制理论的MPPT算法。这类算法的特点是以先进控制理论作为基础，针对光伏发电系统具有的强非线性和时不变性特征，主要包括神经网络、滑模变结构、模糊逻辑算法等。神经网络算法进MPPT控制精度较高，但是需要对电池板进行训练以获取控制规则，当电池板有差异时，参数就不同，操作麻烦，训练时间长。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的光伏最大功率点跟踪方法误差较大、操作较为繁琐的缺点，提供一种基于变步长和非对称模糊控制的光伏最大功率点跟踪方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

基于变步长和非对称模糊控制的光伏最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1，构建太阳能光伏发电等效电路；

步骤2，通过变步长的算法对太阳能光伏发电等效电路的最大输出功率进行快速跟踪；

步骤3，通过非对称模糊控制策略确定太阳能光伏发电等效电路的最大输出功率。

作为优选，所述的非对称模糊控制策略通过非对称的模糊比例积分控制器实现，所述的非对称的模糊比例积分控制器包括模糊控制器、PI控制器和逆变器系统，模糊控制器与PI控制器相连接，PI控制器与逆变器系统相连接。

作为优选，所述的非对称的模糊比例积分控制器的控制方法为：先把实时检测的系统并网电流的每个周期里的数值i_grid，通过其反馈电路，与规定的电网电流值i_ref作比较，得出误差信号e，然后，把误差信号e，依次输入到模糊控制器与PI控制器当中；模糊控制器依据相应的模糊规则把输入误差的变化率与输入误差，得出的输出变量ΔK_p与ΔK_i送到PI控制器中，与预先设定好的K_po、K_i0分别进行计算，从而达到实时调整的效果。

作为优选，所述的步骤1中，太阳能光伏发电等效电路转换为数学模型方程为：