【技术实现步骤摘要】
一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法
本专利技术属于电力系统自动化的
,具体涉及一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法。
技术介绍
随着全球变暖的环境问题日益增加,传统的化石燃料能源逐渐减少,可再生能源(太阳能,风能和地热能等)作为替代能源正受到越来越多的关注。在可再生能源中,太阳能的光伏能源由于其直接电力形式,易维护,无噪音等优点而在许多应用中被广泛使用。因为对于光伏阵列的高安装成本而言,最大功率点跟踪控制(MPPT)成为光伏系统的重要课题。传统的MPPT控制方法包括扰动和观测法,增量电导法,模糊逻辑法,基于最大功率电压(MPV)的方法等。然而,光伏阵列产生的最大功率随着太阳辐射和电池温度而变化,因此大多数MPPT方法缺乏严格的收敛分析且仅提供近似的最大功率,造成供电系统的波动状况。目前,基于T-S模糊模型的控制在复杂非线性系统控制中较为普遍且取得了有效的控制效果。特别地,基于并行分布补偿(PDC)和线性矩阵不等式(LMI)等技术的模糊控制增益设计理论使得线性控制理论被广泛应用于非线性系统控制。但是,已有基于T-S模糊模型的控制理论方法尚未直接成功应用于实际光伏发电系统中,其中主要原因是实际光伏系统存在不确定性,系统模型具有时变特性导致光伏系统最大功率点也是时变的,亟需研究针对具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足进而提供了一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法,通过提出一个基于积分模糊观测器的拓展型PDC来应对DC/DC转换器的偏置问题 ...
【技术保护点】
1.一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一,建立太阳能光伏阵列系统的动态模型;步骤二,依据光伏阵列的模型构建其对应的T‑S模糊模型;步骤三,设计基于积分模糊观测器的拓展型PDC控制律;步骤四,求解拓展型PDC控制律所涉及的控制器和观测器的增益;拓展型PDC控制律所涉及的控制器和观测器的增益可通过求解LMI问题来获得;步骤五,将求解得到的控制器和观测器的增益赋值给控制回路,实现具有不确定光伏系统的最大功率点的模糊跟踪控制。
【技术特征摘要】
1.一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一,建立太阳能光伏阵列系统的动态模型;步骤二,依据光伏阵列的模型构建其对应的T-S模糊模型;步骤三,设计基于积分模糊观测器的拓展型PDC控制律;步骤四,求解拓展型PDC控制律所涉及的控制器和观测器的增益;拓展型PDC控制律所涉及的控制器和观测器的增益可通过求解LMI问题来获得;步骤五,将求解得到的控制器和观测器的增益赋值给控制回路,实现具有不确定光伏系统的最大功率点的模糊跟踪控制。2.根据权利要求1所述的一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法,其特征在于:所述步骤一中,建立太阳能光伏阵列系统的动态模型的具体步骤为:依据太阳能光伏电路列出其电流表达式,如下:其中,Vpv和ipv表示光伏阵列的输出电压和输出电流,np和ns表示并联和串联单元的数量,γ=q/(nsφKT)并且电荷q=1.6×10-19C,玻尔兹曼常数K=1.3805×10-23J/K,T表示电池的温度,φ=1-5,Iph表示光生电流,Irs表示反向饱和电流,依据工程实际情况,模型可以忽略内部的分流和串联电阻现象;此外,在上述公式中Iph,Irs的表达式分别为:Iph=(Isc+KI(T-Tr))λ/100其中,Irr表示温度为Tr时的反向饱和电流,Egp=1.1ev表示组成电池半导体的带隙能量,Isc表示参考日照和温度的短路电流;KI表示短路电流的温度系数,λ表示日射量,单位为(W/cm2);综上,可知光伏系统的光伏功率表达式为:依据物理定律,求解最大的光伏阵列功率点时需要对光伏阵列的功率求导使其等于零,即dPpv/dvpv=0,且有:由于系统存在非线性使得最大功率点难以从dPpv/dvpv=0求解中解析获得,引入了T-S模糊模型表述光伏功率控制系统的动态模型。3.根据权利要求1所述的一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法,其特征在于:所述步骤二的具体过程为:通过将变频器脉宽调制(PWM)驱动信号的占功比作为控制输入,则光伏功率控制系统的动态模型可以表示为:其中,状态向量x=[vpvξT]T∈Rn是由光伏电压vpv和内部状态向量ξ组成,u∈R表示控制输入,f(x)和g(x)表示相应光伏系统的非线性函数;根据太阳能光伏阵列的电路图,得出其动态模型;同时采用两个控制子架构配置来进行最大功率点的在线控制,两种配置为:(1)MPV控制:y(t)=vpv(t);(2)DMP控制:上述的两种控制子架构配置虽然是两种不同的表现形式,但可以用统一的一个T-S模糊模型表示;依据上述表达式模糊建模方法,矩阵必须用T-S模糊规则来精确表示;通过观察A(x),B(x),C(x)函数,进行如下操作:z1=Ga,z2=Ib,z3=vpv,z4=iL和其表示为前件变量;另外,通过IF-THEN模糊规则将前述的光伏功率控制系统动态模型转换为:h(t)=Hx(t)其中,u(t)表示输入变量,y(t)表示输出变量,h(t)表示可测量的输出变量,z1(t)到zg(t)表示模糊前件变量,Ai,Bi,Ci,B0和H表示适当的矩阵,z(t)=[z1(t),z2(t)...zg(t)],4.根据权利要求2所述的一种具有不确定光伏系统的最大功率点模糊跟踪控制方法,其特征在于:所述根据太阳能光伏阵列的电路图,得出其动态模型,其具体过程为:其中,vpv为光伏阵列的电压(也是电容Cpv的电压);iL为电感电流;v0为电容C0...
【专利技术属性】
技术研发人员:解相朋,周平平,胡松林,岳东,
申请(专利权)人:南京邮电大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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