光伏組件在自然環(huán)境下,太陽光照強(qiáng)度和溫度的不確定性使得光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率具有很大的波動性和不確定性,電能質(zhì)量得不到保證。本文針對傳統(tǒng)控制策略下輸出的并網(wǎng)電流的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能差的問題進(jìn)行了研究和改進(jìn),運用自抗擾技術(shù)設(shè)計了最大功率點跟蹤控制器。具體工作內(nèi)容如下:針對光伏電池自身輸出特性進(jìn)行了分析,選用Boost直流變換器,在Simulink中搭建了光伏發(fā)電系統(tǒng)模型。針對光伏發(fā)電系統(tǒng),研究了最大功率點跟蹤技術(shù)的控制原理,并對傳統(tǒng)PID控制算法進(jìn)行了分析,設(shè)計了基于PID算法的MPPT控制器,發(fā)現(xiàn)其存在響應(yīng)速度慢,抗干擾能力差的缺陷。然后對比了PID算法在外界條件變化下控制性能較差,設(shè)計了基于線性自抗擾的MPPT控制器算法,將光伏系統(tǒng)的未知擾動與外界擾動歸結(jié)于對系統(tǒng)的總擾動后給予補(bǔ)償,分析了跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器與非線性誤差反饋率的設(shè)計結(jié)構(gòu)并給出了仿真模型,在Simulink環(huán)境下進(jìn)行了仿真分析,并與傳統(tǒng)PID控制算法進(jìn)行比對,仿真結(jié)果表明所設(shè)計的線性自抗擾MPPT控制器能夠在保證控制精度的情況下,無超調(diào)且調(diào)節(jié)時間明顯減少,魯棒性提高,控制效果優(yōu)于PID控制。分析了太陽能電池串聯(lián)電路... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

世界光伏市場發(fā)展及增長預(yù)測

中北大學(xué)學(xué)位論文92自抗擾控制技術(shù)傳統(tǒng)PID控制在工業(yè)中占著較大的比重，但是PID存在明顯的快速性與超調(diào)的矛盾，且在外界干擾下的表現(xiàn)尤為明顯，而自抗擾對于抗干擾的作用非常明顯，可以有效地提高控制的魯棒性與穩(wěn)定性，同時對于非線性系統(tǒng)也能有較好的控制效果[29][30]。在完成控制策略的思路設(shè)計過程中，無需再配置極點，選擇用非線性函數(shù)來完成工作，用非線性反饋來控制實際值和設(shè)定值之間的誤差值的數(shù)值以及方向。自抗擾在控制效果上的指標(biāo)明顯優(yōu)于PID控制算法。2.1自抗擾控制技術(shù)的產(chǎn)生給定一個二階系統(tǒng)如式2-1所示：)),(,,(buttwyyfy(2-1)式2-1中：tw)(是外部擾動，ttwyyf)),(,,(是包含系統(tǒng)本身內(nèi)擾和外界擾動的總擾動。給出狀態(tài)變量：yx1，yx2，得到式2-2的狀態(tài)方程：121221)),(,,(xybuttwxxfxxx(2-2)整個自抗擾技術(shù)的核心就在于：這個“總和擾動”的實時作用量的估計和補(bǔ)償。我們的目的是把式2-1轉(zhuǎn)換為形式和式2-2相似的線性積分器串聯(lián)型控制系統(tǒng)。PID控制算法是一種基于誤差反饋來消除誤差的控制方法，比例用于提升快速性，加快調(diào)節(jié)速度，積分表示的是系統(tǒng)的累計誤差，用于消除靜態(tài)誤差，微分表示其系統(tǒng)的誤差變化率，直接影響系統(tǒng)動態(tài)性能，由其控制結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1PID算法控制框圖Figure2-1PIDalgorithmcontrolblockdiagram

中北大學(xué)學(xué)位論文16與原系統(tǒng)進(jìn)行比對，在系統(tǒng)輸入單位階躍信號的情況下，得到的仿真曲線如圖2-2所示。圖2-2被安排過渡過程的單位階躍信號Figure2-2Stepcurvearrangedtransientanditsspeedsignal由圖2-2中可以看出對于原系統(tǒng)而言，在5s左右之前便能上升到穩(wěn)態(tài)，跟蹤信號的輸出始終保證在1，安排過渡過程的單位階躍信號，雖然在快速性上沒有明顯的提高，但是可以通過調(diào)整參數(shù)來控制響應(yīng)速度，同時可以看出安排過渡過程的信號跟蹤輸出為0，表明對系統(tǒng)的輸出影響可以忽略，在對復(fù)雜系統(tǒng)的分析中，安排過渡過程可以較好地解決快速性與超調(diào)不可兼得的情況，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，提升系統(tǒng)指標(biāo)。2.2.4用跟蹤微分器配置系統(tǒng)零點在線性系統(tǒng)理論中，只要系統(tǒng)能控，就可以用狀態(tài)反饋任意配置系統(tǒng)極點，但是若能實現(xiàn)配置系統(tǒng)零點的手法，有時能更有效地改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。然而，零點配置是要用微分信號的，而傳統(tǒng)的微分器對噪聲很敏感，很難直接用于零點配置。這里由于TD對噪聲有很好的濾波作用，所以可以用TD提供的微分信號來實現(xiàn)零點配置[37]，而且如果仔細(xì)對比最速微分跟蹤器的離散形式如式2-21所示：),),(),()(()()1()()()1(02122211hrkxkvkxhfhankxkxkhxkxkx(2-21)我們會發(fā)現(xiàn)如果1x能很好的跟蹤輸入信號v，則12xx可以看作輸入信號v的微分v

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3504082