本发明属于光伏发电，具体为一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统及方法。
背景技术：
1、光伏发电是一种利用太阳能转换为电能的技术，具有清洁、可再生、无污染等优点，是一种具有广阔发展前景的新能源。光伏并网逆变器是光伏发电系统的核心部件，其作用是将光伏阵列输出的直流电能转换为与电网相匹配的交流电能，并将其输送到电网中，实现光伏发电系统与电网的互动。光伏并网逆变器的控制性能直接影响到光伏发电系统的发电效率、电能质量、稳定性和安全性等方面。
2、目前，光伏并网逆变器的控制方法主要有以下几种：
3、一种是基于传统的比例-积分(pi)控制器的控制方法，该方法利用pi控制器对逆变器输出电流进行闭环控制，实现逆变器输出与电网的同步，并保证功率因数为1。该方法的缺点是，pi控制器的参数需要根据系统的工作状态进行调整，否则会导致控制性能的下降，而且pi控制器对系统的非线性和干扰的抑制能力较弱，容易产生谐波失真和稳定性问题。
4、另一种是基于滑模变结构(svm)控制器的控制方法，该方法利用svm控制器对逆变器输出电流进行滑模控制，实现逆变器输出与电网的同步，并保证功率因数为1。该方法的优点是，svm控制器具有鲁棒性和自适应性，能够有效地抑制系统的非线性和干扰，提高控制精度和动态性能。该方法的缺点是，svm控制器的设计较为复杂，需要考虑系统的建模、滑模面的选择、滑模增益的确定等多个因素，而且svm控制器容易产生抖振现象，影响系统的平滑性和可靠性。
5、相比传统的pi控制器和滑模变结构控制器，基于模糊逻辑的控制器能够更好地适应光伏发电系统的工作环境的变化，提高系统的稳定性和安全性，同时降低系统的设计复杂度和成本。基于模糊逻辑的控制方法是一种结合了人工智能和电力电子技术的创新方案，有助于推动光伏发电技术的发展和应用。
6、由上所述，目前迫切需要一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统及方法。
技术实现思路
1、针对以上问题，本发明采用的技术方案是一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，主要用于提高光伏发电系统的效率和稳定性，实现与电网的无缝并网。该系统包括光伏阵列、dc-dc变换器、dc-ac逆变器、第一模糊控制器、第二模糊控制器、模糊-pi控制器。
2、进一步的，所述桥式全控型开关器件为绝缘栅双极型晶体管(igbt)，具有高压、大电流、高频率、低导通压降、低开关损耗等优点，适用于高功率的逆变器应用。
3、所述光伏阵列，用于将太阳能转换为直流电能，输出直流电压和直流电流；
4、所述dc-dc变换器，与光伏阵列相连，用于调节光伏阵列的输出电压；
5、进一步的，所述光伏阵列包括多个光伏模块，每个光伏模块由多个光伏电池串联而成，所述dc-dc变换器包括多个升压变换器，每个升压变换器与一个光伏模块相连，用于对每个光伏模块进行独立的最大功率点跟踪控制。
6、进一步的，所述升压变换器为基于电感和开关管的升压电路，当开关管导通时，电感储存能量，输出电压等于输入电压；当开关管截止时，电感释放能量，输出电压等于输入电压与电感电压之和。
7、所述dc-ac交流逆变器，与dc-dc变换器相连，用于将直流电能转换为交流电能，并与电网同步；
8、进一步的，所述dc-ac逆变器为单相全桥逆变器，通过控制桥式开关器件的开关状态，使直流电压在负载端呈现为交流电压，其输出电压的幅值和频率由控制信号决定。
9、所述第一模糊控制器，与dc-dc变换器相连，接收dc-dc变换器获得的光伏阵列的输出功率和电压信号，根据模糊规则和隶属度函数，计算出占空比步长信号的优化值，输出给dc-dc变换器，使光伏阵列工作接近最大功率点；
10、进一步的，所述第一模糊控制器为最大功率点跟踪(mppt)算法控制器，所述mppt控制器用于接收光伏阵列的输出功率和电压信号，并根据以下公式计算出占空比步长信号的优化值，输出给dc-dc变换器，使光伏阵列工作接近最大功率点：
11、
12、其中，δd为占空比步长信号，kp和ki为比例和积分系数，p为光伏阵列的输出功率，v为光伏阵列的输出电压，为功率对电压的微分，为功率对电压的积分。
13、所述第二模糊控制器，与dc-dc变换器和dc-ac逆变器相连，用于接收dc-dc变换器的输出电压信号和电网电压信号，根据模糊规则和隶属度函数，计算出最佳的电压误差信号和电流误差信号，输出给dc-ac逆变器，使逆变器输出与电网同步，并实现功率因数为1的并网条件；
14、进一步的，所述第二模糊控制器为一种基于相位锁定环(pll)的控制器，所述相位锁定环控制器用于接收dc-dc变换器的输出电压信号和电网电压信号，根据以下公式计算出最佳的电压误差信号和电流误差信号，输出给dc-ac逆变器，使逆变器输出与电网同步，并实现功率因数为1的并网条件：
15、θ＝θg+kpll(ev+ei)
16、
17、
18、其中，θ为逆变器输出电压的相位角，θg为电网电压的相位角，kpll为相位锁定环的增益系数，ev为电压误差信号，ei为电流误差信号，vdc为dc-dc变换器的输出电压，v*dc为dc-dc变换器的期望输出电压，iac为逆变器输出电流，i*ac为逆变器期望输出电流。
19、所述模糊-pi控制器，与dc-ac逆变器相连，用于对逆变器输出电流进行双闭环控制，通过在线调整pi参数，提高控制精度和动态性能。
20、进一步的，所述模糊-pi控制器为一种自适应算法pi控制器，所述模糊-pi控制器用于对逆变器输出电流进行双闭环控制，通过以下公式在线调整pi参数，提高控制精度和动态性能：
21、kp＝kp+γpeiev
22、ki＝ki+γiei∫evdt
23、其中，kp和ki为模糊-pi控制器的比例和积分系数，γp和γi为自适应算法的学习率，ei和ev为电流误差信号和电压误差信号，∫evdt为电压误差信号的积分。
24、进一步的，一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制方法，该方法包括以下步骤：
25、步骤101、由光伏阵列将太阳能转换为直流电能，输出直流电压和直流电流信号；
26、步骤102、由dc-dc变换器接收直流电压和直流电流信号，调节直流电压，输出调节后的直流电压信号；
27、步骤103、由dc-ac逆变器接收调节后的直流电压信号，将直流电能转换为交流电能，并与电网同步，输出交流电压和交流电流信号；
28、步骤104、由第一模糊控制器接收直流电压和直流电流信号，根据模糊规则和隶属度函数，计算出占空比步长信号的优化值，输出给dc-dc变换器，使光伏阵列工作接近最大功率点；
29、步骤105、由第二模糊控制器接收调节后的直流电压信号和电网电压信号，根据模糊规则和隶属度函数，计算出最佳的电压误差信号和电流误差信号，输出给dc-ac逆变器，使逆变器输出与电网同步，并实现功率因数为1的并网条件；
30、步骤106、由模糊-pi控制器接收交流电压和交流电流信号，对逆变器输出电流进行双闭环控制，通过在线调整比例和积分系数，提高控制精度和动态性能。
31、本发明的有益效果是，所述基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统及方法能够有效地实现太阳能的最大功率点跟踪、逆变器输出与电网的同步、逆变器输出电流的双闭环控制等功能，提高光伏发电系统的发电效率、电能质量、稳定性和安全性。本发明利用模糊逻辑的原理，根据系统的输入和输出信号，通过模糊推理和隶属度函数的计算，得到最佳的控制信号，输出给逆变器，实现高效、可靠、安全的光伏并网逆变器控制。
1.一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，该系统包括光伏阵列、dc-dc变换器、dc-ac逆变器、第一模糊控制器、第二模糊控制器、模糊-pi控制器；
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述第一模糊控制器为最大功率点跟踪(mppt)算法控制器，所述mppt控制器用于接收光伏阵列的输出功率和电压信号，根据以下公式计算出占空比步长信号的优化值：
3.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述第二模糊控制器为一种基于相位锁定环(pll)的控制器，所述相位锁定环控制器通过以下公式实现功率因数为1的并网条件：
4.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述模糊-pi控制器为一种自适应算法pi控制器，所述模糊-pi控制器通过以下公式在线调整pi参数：
5.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述光伏阵列包括多个光伏模块，每个光伏模块由多个光伏电池串联而成，所述dc-dc变换器包括多个升压变换器，每个升压变换器与一个光伏模块相连，用于对每个光伏模块进行独立的最大功率点跟踪控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述升压变换器为基于电感和开关管的升压电路，当开关管导通时，电感储存能量，输出电压等于输入电压；当开关管截止时，电感释放能量，输出电压等于输入电压与电感电压之和。
7.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述dc-ac逆变器为单相全桥逆变器，通过控制桥式开关器件的开关状态，使直流电压在负载端呈现为交流电压，其输出电压的幅值和频率由控制信号决定。
8.根据权利要求7所述的一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制系统，其特征在于，所述桥式全控型开关器件为绝缘栅双极型晶体管(igbt)。
9.一种基于模糊逻辑的光伏并网逆变器控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
