光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)研究范文

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摘要：

CMAC與PID并行控制的算法能夠具有比傳統(tǒng)PID控制更好的非線性逼近能力，更適合在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境下太陽能光伏發(fā)電板的非線性實(shí)時(shí)逐日控制，實(shí)現(xiàn)了最大限度吸收太陽能并使太陽能利用率達(dá)到最大化的目的。

關(guān)鍵詞：

光伏發(fā)電；CMAC控制；PID算法；非線性學(xué)習(xí)算法

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，最大功率點(diǎn)控制問題稱為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要問題。為了追蹤最大功率點(diǎn)，傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法包括固定電壓法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、模糊控制法等。其中固定電壓法控制方式簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但是此方式忽視了對(duì)光伏陣列開路電壓的影響；擾動(dòng)觀察法具有控制精確、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)硬件要求比較高，而本文提出的PID控制算法適用于非線性系統(tǒng)。

1項(xiàng)目概括

太陽能逐日系統(tǒng)中，空間角度變化必須與時(shí)間掛鉤，并且在不同時(shí)間點(diǎn)所需要控制的方式都不通過，必須將空間劃分為8個(gè)卦限，在幾種模式中來回調(diào)整，新型PID算法結(jié)合CMAC（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）控制，該算法可以通過學(xué)習(xí)算法改變非線性函數(shù)的表格查詢內(nèi)容，并具有信息分類存儲(chǔ)能力。

2CMAC（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）與PID控制算法

2.1光伏發(fā)電逐日要求及傳統(tǒng)PID的缺陷由于太陽能自身特點(diǎn)雖然普遍性、無害性、巨大性、長(zhǎng)久性，但由于其分散性、不穩(wěn)定性、效率低和成本高的缺陷[1]。而且，太陽能行業(yè)目前現(xiàn)狀也不容樂觀，2010年的“黑色春天”成為一些太陽能熱水器企業(yè)心中的痛，行業(yè)性的下滑、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、產(chǎn)品積壓，甚至有些產(chǎn)品被出現(xiàn)被砸機(jī)當(dāng)廢鐵賣的殘局。由此可見太陽能產(chǎn)業(yè)需要有較大的技術(shù)等革新。太陽能大規(guī)模應(yīng)用難度在增加，為了使太陽能稱為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)的替代能源，就必須解決這些問題。而傳統(tǒng)的PID控制對(duì)于太陽能最大功率點(diǎn)的采集的滯后性與不靈敏性，現(xiàn)提出一種基于CMAC（神經(jīng)網(wǎng)路）與PID并行控制的光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)研究方案。

2.2PID多參數(shù)輸入融合計(jì)算本文提出的基于CMAC與PID控制的光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)，通過ST公司的單片機(jī)STM32F103RBT6芯片的控制，具體驗(yàn)證了CMAC（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）和PID控制算法的合理性。系統(tǒng)首先根據(jù)用戶設(shè)置的空間光源位置和目標(biāo)偏移角度，基于起始太陽能光伏板平面空間傾斜角度與目標(biāo)偏移角度間的線性關(guān)系，然后系統(tǒng)通過角度傳感器和光敏電阻采集獲取當(dāng)前的角度和光強(qiáng)信息，CMAC（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）與PID控制算法將實(shí)際空間角信息與目標(biāo)目標(biāo)角信息一起進(jìn)行比例（Proportion）、積分（Integral）和微分（Differential）計(jì)算。

2.3CMAC（神經(jīng)網(wǎng)路）與PID參數(shù)并行控制CMAC（CerebellarModelArticulationController）亦即小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是一種表達(dá)復(fù)雜非線性函數(shù)的表格查詢型自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以通過學(xué)習(xí)算法改變表格的內(nèi)容，具有信息分類存儲(chǔ)能力[2]。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法把系統(tǒng)的輸入情況看成是一個(gè)指針，把檢測(cè)到的太陽能光伏強(qiáng)度及通過光敏電阻采集光影計(jì)算所得的太陽能電池板的三維偏角分布式地存入一組存儲(chǔ)單元，將所需要的角度輸入空間劃分成一定數(shù)量的個(gè)體，每個(gè)個(gè)體將被指定在某個(gè)特定的空間實(shí)際存儲(chǔ)器位置，每個(gè)個(gè)體學(xué)習(xí)到的信息分散著被存儲(chǔ)到相鄰個(gè)體的臨近位置上。該系統(tǒng)通過CMAC與PID的并行控制，符合控制實(shí)現(xiàn)前饋反饋控制，其特點(diǎn)如圖1。CMAC采用的學(xué)習(xí)算法每一控制周期結(jié)束時(shí)，計(jì)算出CMAC輸入的空間角度信息，并與總控制出入標(biāo)準(zhǔn)角度信息相比較，修正權(quán)重，進(jìn)入學(xué)習(xí)過程。學(xué)習(xí)的目的是使總控制輸入與CMAC的輸出之差最小，經(jīng)過CMAC的學(xué)習(xí)，使得系統(tǒng)的總控制算法輸出由CMAC產(chǎn)生，而常規(guī)的采用PD算法而不用PID控制算法的控制器會(huì)使得CMAC學(xué)習(xí)僅僅依賴于空間角度誤差的當(dāng)時(shí)測(cè)量值及其變化值。

3結(jié)論

在光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)應(yīng)用該CMAC與PID控制并行控制的只能算法后，通過調(diào)整太陽能電池板面的空間角度，能夠?qū)崟r(shí)高效追蹤太陽照射角度，提高集熱效率，較傳統(tǒng)平板光伏系統(tǒng)能增加至少27%的發(fā)電量。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)較好的實(shí)現(xiàn)了最大限度吸收太陽能并使太陽能利用率達(dá)到最大化的目的，各項(xiàng)功能工作正常，控制方案簡(jiǎn)單可行，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，性能良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]白建波.太陽能光伏系統(tǒng)建模、仿真與優(yōu)化[M].電子工業(yè)出版社,2014.

[2]舒懷林.PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及其控制系統(tǒng)[M].國(guó)防工業(yè)出版社,2006.

作者：諸天逸 單位：南京信息工程大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院