隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源問題日益尖銳，越來越多的國家開始關(guān)注能源利用及轉(zhuǎn)換效率的問題。光伏發(fā)電具有無污染、無噪音、取之不盡、用之不竭等優(yōu)點，因而越來越受關(guān)注。但是由于光伏系統(tǒng)本身非線性和光電池制造工藝復(fù)雜的特點，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換效率一般為14％～15％。為了讓太陽能電池陣列在同樣日照、溫度的條件下輸出更多的電能，提出了功率點跟蹤(MPPT)問題。

　　MPPT本質(zhì)上是一個尋優(yōu)過程。通過測量電壓、電流和功率，以及比較它們之間的變化關(guān)系，決定當前工作點與峰值點的位置關(guān)系，然后控制電流(或電壓)向當前工作點與峰值功率點移動，控制電流(或電壓)在峰值功率點附近一定范圍內(nèi)來回擺動。模糊控制適應(yīng)性強，魯棒性好，作為一種新的控制思想，非常適合用在對于太陽能光伏發(fā)電這種包含許多不確定量，而且很難用的數(shù)學(xué)模型描述出來的系統(tǒng)。

　　1  光伏特性

　　光伏電池相當于具有與受光面平行的極薄PN截面的大面積等效二極管，其等效電路如圖1所示。

　　在圖1中，I為太陽能電池輸出電流；Id為二極管工作電流；IRsh為漏電流；ILG為光電池電流源；Rsh為光伏電池的并聯(lián)等效電阻；Rs為光伏電池的串聯(lián)等效電阻。由圖1得到光伏電池的輸出特性方程為：

　　式中：

　　前式表明，并聯(lián)電阻Rsh越大，越不會影響短路電流的數(shù)值。所以設(shè)計中可忽略Rsh，而得到簡化的光伏電池輸出特性方程：

　　式(1)～式(4)中：I為光伏電池輸出電流；V為光伏電池輸出電壓；Ios為光伏電池暗飽和電流T為光伏電池的表面溫度；K為波爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23J／K)；λ為日照強度；q為單位電荷(1.6×10-19C)；k1為短路電流的溫度系數(shù)；ISCR為標準測試條件(光伏電池溫度25℃，日照強度為1 000 W／m2)下，光伏電池的短路電流；ILG為光電流；EGO為半導(dǎo)體材料的禁帶寬度；Tr為參考溫度(301.18 K)；Ior為Tr下的暗飽和電流；A，B為理想因子，一般介于1和2之間。

　　當負載RL從0變化到無窮大時，即可得到如圖2所示太陽能電池的輸出特性曲線。調(diào)節(jié)負載電阻RL到某一值Rm時，在曲線上得到一點M，其對應(yīng)的工作電壓和工作電流之積，即Pm=ImVm。現(xiàn)將此M點定義為功率輸出點(MPP)。

　　2光伏系統(tǒng)的功率點跟蹤

　　在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率保持在，也就是讓光伏電池工作在功率點，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。MPPT就是一個不斷測量和不斷調(diào)整以達到的過程，它不需要知道光伏陣列的數(shù)學(xué)模型，而是在運行過程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當前工作點逐漸向峰值功率點靠近，使光伏系統(tǒng)運作在峰值功率點附近。

　　對于電阻型負載，其負載線與I-V曲線的交叉點決定了光伏電池的工作點。不同的負載RL決定了不同的工作點。因此在不同溫度、日照強度條件下，當功率點發(fā)生漂移時，可通過調(diào)整負載使光伏電池重新工作在功率點處。關(guān)于光伏電池的功率點跟蹤算法，先前許多文獻已提出過多種方法，如電壓回授法、擾動觀察法、功率回授法、直線近似法、實際測量法和增量電導(dǎo)法。

　　然而，在光伏組件環(huán)境變化復(fù)雜的情況下，這些方法不能即時追蹤，迅速反應(yīng)。常規(guī)方法只能收斂到局部運行點，卻不是P-V曲線的真正點。于是提出了占空比擾動法。圖3為一般光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，MPPT控制器通過調(diào)整PWM信號的占空比D，來調(diào)節(jié)輸入／輸出關(guān)系，從而達到阻抗匹配的功能。

　　3基于模糊控制的MPPT實現(xiàn)

　　3.1模糊控制基本原理

　　模糊控制建立的基礎(chǔ)是模糊邏輯，它比傳統(tǒng)的邏輯系統(tǒng)更接近于人類的思維和語言表達方式。在一些復(fù)雜系統(tǒng)，特別是系統(tǒng)存在定性的不和不確定信息的情況下，模糊控制的效果常優(yōu)于常規(guī)控制。模糊控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　模糊控制系統(tǒng)一般按輸出誤差和誤差的變化對過程控制進行控制，其首先將實際測量的量誤差e和誤差變化Δe經(jīng)過模糊處理而變換成模糊量，在采樣時刻k，定義誤差和誤差變化為：

　　式中：yr和yk分別表示設(shè)定值和k時刻的過程輸出；ek為k時刻的輸出誤差。用這些量來計算模糊控制規(guī)則，然后又變換成量對過程進行控制。

　　3.2模糊控制器的設(shè)計

　　模糊邏輯控制器的設(shè)計主要包括以下幾項內(nèi)容：

　　(1)確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量；

　　(2)歸納和總結(jié)模糊控制器的控制規(guī)則；

　　(3)確定模糊化和反模糊化的方法；

　　(4)選擇論域并確定有關(guān)參數(shù)。

　　模糊化的設(shè)計，其解答往往不是惟一的，在很大程度上要運用啟發(fā)式和試探方法以求取得的選擇。對于初始設(shè)計可先模擬，若控制性能達不到要求，則需要重新確定隸屬函數(shù)，有時甚至要重新確定輸入／輸出量。