基于模糊控制的光伏储能系统的特性分析.pdf
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1、第4 9卷 第2期2 0 2 3年6月延 边 大 学 学 报(自然科学版)J o u r n a l o f Y a n b i a n U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n)V o l.4 9 N o.2J u n.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 3 0 5 1 0基金项目:吉林省教育厅科研项目(J J KH 2 0 2 1 0 5 8 9 K J)第一作者:刘頔(1 9 9 8),女,硕士研究生,研究方向为非线性动力学.通信作者:徐红梅(1 9 7 5),女,博士,教授,研究方向为非线性动力学.文章编
2、号:1 0 0 4-4 3 5 3(2 0 2 3)0 2-0 1 3 6-0 4基于模糊控制的光伏储能系统的特性分析刘頔,崔一然,徐红梅(延边大学 工学院,吉林 延吉 1 3 3 0 0 2)摘要:为提高光伏储能系统的控制性能和抑制外部干扰的能力,提出了一种自抗扰控制策略,即在电流内环采用双向变换器线性自抗扰控制策略,在电压外环采用模糊自抗扰控制策略.利用M a t l a b/S i m u l i n k仿真平台对传统P I、L A D R C控制器与基于模糊控制的L A D R C(f u z z y-L A D R C)控制器进行仿真对比表明,f u z z y-L A D R C控
3、制器可有效抑制因多源干扰而引起的直流母线电压波动,并可提高光伏系统的跟踪性能和鲁棒性.关键词:光伏储能系统;双向变换器;自抗扰控制;模糊控制;鲁棒性中图分类号:TM 4 6 文献标识码:AA n a l y s i s o f c h a r a c t e r i s t i c s f o r p h o t o v o l t a i c e n e r g y s t o r a g e s y s t e m b a s e d o n f u z z y c o n t r o lL I U D i,C U I Y i r a n,XU H o n g m e i(C o l l
4、e g e o f E n g i n e e r i n g,Y a n b i a n U n i v e r s i t y,Y a n j i 1 3 3 0 0 2,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o i m p r o v e t h e c o n t r o l p e r f o r m a n c e a n d m i t i g a t e e x t e r n a l d i s t u r b a n c e s o f p h o t o v o l t a i c e n e r-g y s t o r a
5、g e s y s t e m s,a s e l f-d i s t u r b a n c e r e j e c t i o n c o n t r o l s t r a t e g y w a s p r o p o s e d.S p e c i f i c a l l y,a b i d i r e c t i o n a l c o n v e r t e r l i n e a r s e l f-d i s t u r b a n c e r e j e c t i o n c o n t r o l s t r a t e g y w a s e m p l o y e
6、d i n t h e c u r r e n t i n n e r l o o p,w h i l e a f u z z y s e l f-d i s t u r b a n c e r e j e c t i o n c o n t r o l s t r a t e g y w a s u t i l i z e d i n t h e v o l t a g e o u t e r l o o p.T h e u s e o f M a t l a b/S i m u l i n k s i m u l a t i o n p l a t f o r m w a s e m p
7、l o y e d t o c o m p a r e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e t r a d i t i o n a l P I a n d L A D R C c o n t r o l l e r s w i t h t h e f u z z y c o n t r o l-b a s e d L A D R C(f u z z y-L A D R C)c o n t r o l l e r.T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s d e m o n-s t r a t e t h a t f
8、u z z y-L A D R C c o n t r o l l e r c a n e f f e c t i v e l y o v e r c o m e t h e p r o b l e m o f D C b u s v o l t a g e f l u c t u a t i o n c a u s e d b y m u l t i p l e s o u r c e s o f i n t e r f e r e n c e,a n d i m p r o v e t h e t r a c k i n g p e r f o r m a n c e a n d r o
9、b u s t n e s s o f t h e p h o t o v o l t a i c s y s t e m.K e y w o r d s:p h o t o v o l t a i c e n e r g y s t o r a g e s y s t e m;b i d i r e c t i o n a l c o n v e r t e r;a u t o m a t i c d i s t u r b a n c e r e j e c t i o n c o n t r o l;f u z z y c o n t r o l;r o b u s t n e s s0
10、 引言随着光伏(p h o t o v o l t a i c,P V)发电技术的发展和不断成熟,利用光伏发电已成为我国能源转型的重要方式之一.但在目前的光伏储能系统中,如何控制好直流母线电压和保证光伏电源与负载之间能量的有效传输仍是亟需解决的问题1.为此,一些学者对此进行了研究.例如:2 0 2 1年,C a b r a n e等2采用电池和超级电容器构建了一种具有混合储能功能的储能系统,该系统通过一个新设计的P I控制器来稳定直流母线电压和控制B u c k-B o o s t变换器.仿真结果证明,该系统能有 第2期刘頔,等:基于模糊控制的光伏储能系统的特性分析效保持直流母线电压的稳定.2
11、 0 2 3年,J.H e i d a r y等3提出了一种自抗扰控制方法.该方法利用能源管理系统来保持直流母线电压的稳定,利用逆变器来控制微电网内部的电压、频率和功率;实验结果表明,该控制方法的性能显著优于传统的P I控制器.但在自抗扰控制器的相关研究中,由于涉及的可调参数较多,整定复杂,因此如何进一步提高参数的适应性和改善系统的鲁棒性仍需进一步研究.为此,本文提出了一种自抗扰控制策略(在电流内环采用双向变换器线性自抗扰控制策略,在电压外环采用模糊自抗扰控制策略),并分析了不同干扰因素(环境温度、光照、负载不确定等)对直流母线电压的影响.1 光伏储能系统的结构1.1 独立光伏储能系统的结构光
12、伏储能系统是一种将光伏发电和储能设备相结合的系统.目前,光伏发电系统主要可分为3类:独立光伏系统、并网光伏系统以及混合光伏系统4.在独立运行的光伏发电系统中,为解决由天气因素而导致的发电量波动、发电效率低、能量不足等问题,系统必须通过配备储能介质来储存和调节能量5.在传统的独立光伏储能系统中,储能介质与直流母线直接相连接;但由于其在充放电时的电流难以得到有效的控制,因此当负载突变时,可能会导致储能介质的充放电的电流过大,进而导致储能系统的损坏:因此,需要在系统直流母线和储能介质之间插入一个D C/D C变换器,以控制储能介质能够平稳地充放电6.常见的独立光伏储能系统的结构如图1所示.系统由分布
13、式电源、D C/D C变换器、负载、储能装置(一般为蓄电池)组成.分布式电源由光伏阵列组成.光伏阵列通过D C/D C升压变换器与直流母线相连接,其中D C/D C升压变换器用于控制储能装置的充放电,以此来稳定直流母线电压和 最 大 功 率 点 追 踪(m a x i m u m p o w e r p o i n t t r a c k i n g,MP P T)7.1.2 双向D C/D C变换器的工作原理双向D C/D C变换器是在单向B u c k或B o o s t变换器基础上构建的,其电路的拓扑结构如图2所示.该 变 换 器 具 有 结 构 简 单、转 换 效 率 高 的优点8.当
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