最大功率跟蹤
最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制的目的是實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率輸出。該過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)尋優(yōu)過(guò)程，通過(guò)對(duì)當(dāng)前光伏電池輸出電壓U與電流I的檢測(cè)，得到當(dāng)前光伏電池的輸出功率，然后與前一時(shí)刻光伏電池的輸出功率相比，取兩者中較大的值；在下一周期，再檢測(cè)U、I進(jìn)行比較，取較大的值，如此循環(huán)，便可實(shí)現(xiàn)MPPT控制。
MPPT控制算法有多種實(shí)現(xiàn)方式，常用的有恒電壓跟蹤法、擾動(dòng)觀察法、增量電導(dǎo)法以及模糊控制算法等。
(1)恒電壓跟蹤法。
嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，恒電壓跟蹤法是一種曲線擬合的工作方式，其工作原理是：室外溫度一定時(shí)，光伏電池最大功率點(diǎn)的分布幾乎存在于一垂直線兩側(cè)，即光伏電池的最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)某個(gè)恒定電壓，只需找到Umax并控制光伏電池使之輸出恒定在Umax即可。實(shí)際上這是把MPPT控制簡(jiǎn)化成穩(wěn)壓控制。
恒電壓跟蹤法優(yōu)點(diǎn)明顯，控制簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、可靠性高，能提高光伏電池20%的效率；缺點(diǎn)是忽略了環(huán)境溫度對(duì)光伏電池輸出電壓的影響。以單晶硅為例，環(huán)境溫度每升高1℃，其光伏電池輸出電壓下降0.3%～0.4%，即光伏電池最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Umax會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化，所以恒電壓跟蹤法不適合溫度變化較大的場(chǎng)所。
(2)擾動(dòng)觀察法。
擾動(dòng)觀察法(Perturbation and Observation Method，簡(jiǎn)稱PO法）的原理是先給一個(gè)擾動(dòng)輸出電壓信號(hào)(UPV+△U)，然后測(cè)量光伏電池輸出功率的變化并與擾動(dòng)前的功率相比較，如果大于之前的功率值，表明擾動(dòng)方向正確，可繼續(xù)向同（十△U）方向擾動(dòng)；如果小于之前的功率值，則往反（-△U）方向擾動(dòng)。此方法優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量參數(shù)少，通過(guò)不斷擾動(dòng)達(dá)到最大功率輸出。缺點(diǎn)是初始值UPV和跟蹤步長(zhǎng)△U值的選取，對(duì)跟蹤精度和速度有很大影響，而且在光伏達(dá)到最大功率點(diǎn)處擾動(dòng)仍會(huì)繼續(xù)，使其有可能在最大功率點(diǎn)附近振蕩，導(dǎo)致功率損失，降低光伏電池的效率。
(3)增量電導(dǎo)法。
增量電導(dǎo)法（Incremental Conductance Method，簡(jiǎn)稱IC法）與擾動(dòng)觀察最大的區(qū)別是避免了盲目性。擾動(dòng)觀察法是通過(guò)調(diào)整工作點(diǎn)電壓，使之逐漸近最大功率點(diǎn)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏電池最大功率點(diǎn)的跟蹤，但最大功率點(diǎn)的方向并不確定。而增量電導(dǎo)法能判斷出工作點(diǎn)電壓與最大功率點(diǎn)之間的關(guān)系，通過(guò)每次的測(cè)量和比較，估算出最大功率點(diǎn)的大致位置，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，避免了電壓調(diào)整時(shí)的盲目性。同時(shí)也保證了在日照強(qiáng)度變化時(shí)，光伏電池的輸出端電壓平穩(wěn)變化，其電壓的波動(dòng)較擾動(dòng)觀察法小。
(4)最大功率點(diǎn)跟蹤的模糊控制。
控制算法是以模糊集合理論、模糊語(yǔ)言以及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)，是一種非線性智能控制方法。模糊控制的基本原理是將光伏輸入量進(jìn)行模糊化處理，通過(guò)模糊推理及反模糊處理進(jìn)行最大功率跟蹤控制，并將輸出變量進(jìn)行反饋迭代達(dá)到最佳控制效果。此外，在模糊化和反模糊處理中，可通過(guò)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行修正，提高最大功率追蹤的精度。
在設(shè)計(jì)模糊控制器的時(shí)候需注意以下幾點(diǎn)：
1)確定模糊控制器的輸入量和輸出量；
2)列寫(xiě)出模糊控制器的規(guī)則；
3)選擇論域并確定相關(guān)參數(shù)。
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