光伏电池的建模与仿真研究

由于目前光伏电池的仿真模型大多只针对特定型号的电池而建立,导致所建立的仿真模型不具备通用性。对微电网中光伏电池的输出特性进行了研究,在对光伏电池数学模型分析的基础上,利用matlab/simulink平台建立了光伏电池的通用仿真模型,只需要光伏电池的开路电压、短路电流、最大功率点电压和最大功率点电流4个参数便可以利用该仿真模型进行光伏不同型号的光伏电池的仿真。通过对所搭建的光伏电池仿真模型进行仿真测试,得到不同环境温度和光照强度下光伏电池的I-V和P-V特性曲线,并对仿真结果进行分析,发现仿真所得的光伏电池最大输出功率、开路电压和短路电流随环境温度和光照强度的变化趋势与理论分析相吻合,验证了模型的正确性。     

光伏组件双二极管模型参数辨识混合方法研究

精确建立光伏组件的数学模型是进行光伏发电系统理论研究的基础.针对单二极管模型精度低、双二极管模型参数过多求解困难的问题,在不做任何近似处理的前提下,以双二极管模型为基础,提出基于自适应混沌粒子群算法的混合求解方法,兼顾了模型精度和算法复杂度.该方法仅利用标准条件下的短路电流、开路电压、最大功率点电压、最大功率点电流、电压温度系数和电流温度系数这6个参数便可求解出一般工况下模型的各个参量.对不同类型的光伏组件,在不同的运行条件下进行光伏特性仿真,验证了所提出方法的有效性和精确性.     

新型模块化光伏电池及MPPT控制器的研究

针对光伏电池通用仿真模型复杂、难懂等问题,基于Matlab/simulink提出一种对光伏电池中几个重要参数进行模块化处理的新型仿真模型,该模型简单、明了且可以清晰的得到不同温度和光照强度对光伏电池参数的影响。并结合新型的MPPT跟踪方法,通过判断dU×dP的符号,系统在外界环境变化时,只需经过2个判断即可准确得到系统工作位置,快速跟踪到最大功率点。最后在Matlab/simulink环境下仿真验证本模型不仅可以准确还原光伏电池的I-U特性曲线,通过与新型跟踪方法结合,明显缩短了系统的跟踪时间,减弱了系统在最大功率点的振荡现象。     

光伏组件形状参数工程解析模型

光伏组件由光伏电池串联组成,光伏电池的经典单二极管模型物理参数意义明确,但输出特性隐式超越方程求解困难;通过拟合外特性建立的新型解析数学模型方程形式简洁,但所取形状参数物理意义不明确。结合上述2种模型的优点,提出了形状参数工程解析模型。考虑到光伏组件的物理性能会随工作年限逐渐变化,该模型用当前实际测试条件(real test conditions,RTC)下实测输出数据替换出厂前标准测试条件(standard test conditions,STC)下输出数据,拟合得到RTC下形状参数。基于形状参数与物理参数相互间的解析关系,根据环境变化修正后的物理参数解析求取相应形状参数,得到任意环境下输出特性的解析结果。通过单晶硅光伏组件在典型室外环境下输出特性的实测,验证了该模型的准确性。     

一种可靠的光伏组件主参数估算方法

为提高光伏系统仿真模型的精确性,提出了基于实际工作条件下的光伏组件主参数估算方法。该方法根据光伏组件实际运行环境中的光照和温度,利用光伏电池工作原理对其主参数进行估算。用该方法对一块型号为“QSM125—160X”的单晶硅光伏组件进行主参数估算,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真建模,将其模型输出值与实验测量值进行对比。对比结果表明,在不同光照和温度下,用该估算方法得到的主参数建立的光伏模型,其模型输出值与实验测量值能很好地吻合,短路电流和最大功率点电流误差极小可以忽略不计,开路电压和最大功率点电压误差分别为1.28%和1.17%。     

太阳能光伏输出特性最大功率点计算与模型参数求解

研究任意光照强度和环境温度下的太阳能电池光伏输出特性变化规律,分析二极管理想因子(A)、串联电阻(Rs)和并联电阻(Rp)等参数变化对光伏输出特性的影响作用,对于改进太阳能利用方法,研制能量转换装置具有重要意义。本文基于光伏输出特性机理模型,通过分析光伏特性模型参数对输出特性的影响规律,提出一种基于抛物线极值点求解的最大功率点计算方法,进而利用所构造的方程求解模型参数,获得任意光照强度和环境温度下的光伏特性曲线。针对四类太阳能电池进行的实验验证和误差分析,结果表明方法具有较高的精度和良好的工程应用前景。     

光伏电池通用模型及自适应MPPT控制方法

根据光伏电池的等效结构进行推理计算得出光伏电池阵列特性方程的数据求解方法,基于Matlab仿真环境建立了光伏电池通用模型。为了最大效率的利用太阳能,基于常规使用的扰动观察法,提出了改进的自适应最大功率点跟踪(MPPT)控制方法;介绍了控制原理并给出了内部结构,建立了基于Matlab的太阳能光伏系统仿真并记录结果,验证了改进的自适应MPPT控制方法可以实现步长大小的在线优化,兼顾了系统的动态性能和稳态性能,取得了良好的控制效果。     

光伏组件5参数模型的等值修正求取算法

利用光伏电池生产厂家提供的标准测试条件下开路点、短路点和最大功率点的实测数据,形成含光生电流、二极管理想因子、等效串联电阻、等效并联电阻的非线性方程组,用牛顿-拉夫逊法进行求解。针对求解时二极管理想因子初值的选取不当导致其他模型参数的计算结果出现参数漂移问题,提出一种等值修正计算方法,通过消去二极管理想因子后建立了等值方程式,给出了相应的迭代参量修正策略。理论分析表明,该方法不再由人根据经验选定二极管理想因子值,求解过程中没有忽略等效的并联电阻和串联电阻,迭代修正策略保证了通过少量迭代即可得到精确的模型参数。结合MSX60光伏组件实际实验数据的算例分析验证了所提算法的准确性。     

光伏系统双轨迹最大功率跟踪技术仿真研究

提出了一种双轨迹最大功率跟踪方法,该方法将最大功率跟踪分为三个阶段进行,在左侧快速跟踪区和右侧快速跟踪区采用单调比较算法沿P-V曲线进行跟踪,在电导增量区采用电导增量法沿I-V曲线进行跟踪,三个区域的分界点的确定需要借助于短路电流法,应用Matlab对光伏电池输出特性方程组参数进行求解验证了分界点的正确性。将双轨迹最大功率跟踪技术应用于某机场光伏电源仿真系统中,对系统不同工作状态进行一系列仿真研究,仿真结果表明,双轨迹最大功率跟踪技术在多种状态下均能很好地跟踪最大功率点,验证了方法的可行性和正确性。     

光学损失故障对单晶硅光伏电池参数的影响

长时间暴露在室外的光伏电池会出现封装材料的老化或破损,从而导致电池的光学损失故障。为研究不同的故障状态对光伏电池模型参数的影响,从等效透光率的角度入手,用半透膜逐层遮挡的方法模拟光伏电池不同的光学损失故障状态,测量并分析相应状态下光伏电池的I-V特性曲线,采用自适应混沌粒子群算法辨识出相应光伏模型的5个参数值,从而对在发生光学损失故障时的光伏电池模型参数的变化规律进行研究,得到了能较好表现光伏模型参数变化规律的非线性表达式,为提高光伏电池的效率和后续光伏电池故障诊断的研究打下基础。     

一种新型光伏发电系统最大功率跟踪算法

光伏发电系统的功率输出呈非线性,为有效利用太阳能,对光伏发电进行最大功率追踪显得尤为重要。论述了光伏发电系统输出特性和最大功率跟踪的原理,并提出一种改进的新型最大功率点追踪控制算法,即3段变步长爬山法。通过与自适应爬山法的对比实验表明,这种算法控制特性良好,能快速稳定跟踪太阳能的最大功率点,提高能量转换效率。     

基于DMPPT的光伏电池阵列输出特性研究

光伏电池阵列在复杂光照条件下,组件之间会存在电气参数失配问题,导致阵列出力减少。通过分布式最大功率追踪从根本上解决失配问题。通过对光伏模组输出I-U曲线进行特性分析,获取了该特征曲线的关键参数。基于模组特征曲线关键参数,得到复杂光照条件下该串联系列模组的整体简化特性曲线,依据简化特性曲线,可有效预估出最大功率点电压范围,对系统设备元件参数设置和元件间匹配提供参考,同时可避免系统工作在次优点,准确获取最大功率。     

基于扰动观察法的光伏电池最大功率跟踪控制

本研究提出了基于扰动观察法的最大功率点跟踪方法。该控制方法以光伏电池的数学模型为基础,检测太阳能发电输出功率的变化,根据检测结果,调整光伏电池的相关参数,以达到最大功率点跟踪的目的。通过Matlab/Simulink仿真,结果表明提出的改进算法能有效提高光伏发电系统的发电效率。     

基于LSSVM的光伏最大功率点跟踪算法研究

为了实现光伏电池的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）,在分析现有方法的优缺点基础上,提出了一种基于最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine, LSSVM）的MPPT实现方法。为证明该方法的有效性,在Matlab/Simulink中,搭建了光伏电池仿真模型,分析了光伏电池的输出特性。结合LSSVM工具箱,采用交叉验证方法实现LSSVM的参数寻优,并对LSSVM用于MPPT的方法进行了仿真。仿真结果表明,该方     

一种光伏电池最大输出功率的预测方法

光伏电池输出功率受温度和光强影响,且影响程度具有非线性特征。采用建立二维表的方式来预测光伏电池最大输出功率。该方法将预测功率转化为预测温度和光强,并根据温度和光强预测结果查表得到光伏电池最大输出功率。算例表明,文中所提出的方法能够较为准确地预测光伏电池最大输出功率。     

基于MATLAB的光伏电池通用数学模型

针对光伏电池输出特性具有强烈的非线性,根据太阳能电池的直流物理模型,利用MATLAB建立了太阳能光伏阵列通用的仿真模型.利用此模型,模拟任意环境、太阳辐射强度、电池板参数、电池板串并联方式下的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ特性.模型内部参数经过优化,较好地反应了电池实际特性.模型带有最大功率点跟踪功能,能很好地实现光伏发电系统最佳工作点的跟踪.     

基于平抛模型的光伏多峰最大功率点预测跟踪方法

局部阴影条件下,现有的常规光伏电池模型不再适用。结合光伏阵列电流压特性曲线和质点平抛运动轨迹的相似性,构建了适用于阴影条件下的光伏阵列运动学平抛模型,并利用改进粒子群算法对其求解进行最大功率预测。由于平抛模型是对光伏阵列电流电压特性曲线的拟合,而拟合曲线不一定精确,单独使用该模型预估追踪最大功率点存在误差。针对上述问题,在使用改进PSO算法预测光伏阵列的最大功率点后,再利用指数变步长电导增量法进行局部跟踪。在MATLAB中通过不同运行工况下的仿真实验,验证了此多峰寻优方法的可行性,该方法能够有效缩短寻优时间,且减少寻优时系统的振荡,从而达到提高收敛速度和光伏发电效率的目的。     

光伏发电系统新型最大功率点跟踪方法的研究

分析了光伏电池等效模型及其输出特性,对实行光伏系统最大功率点跟踪（maximum power point track-ing,MPPT）技术的恒定电压控制法、电导增量法和扰动观测法3种常用算法的优缺点进行比较分析,提出一种新型MPPT算法——梯度搜索法,利用MATLAB对梯度搜索法进行光伏电池输出特性仿真,结果表明该算法有效、可行。     

光伏电池建模及其输出特性研究

根据光伏电池的I-V数学函数关系式,在Matlab/Simulink环境下编写M文件,建立光伏电池的仿真模型,并分析局部遮挡现象,从理论上推导局部遮挡环境下的光伏电池模型。该模型可以模拟实际光伏电池在不同的太阳辐射强度、环境温度和局部遮挡情况下的电流、功率输出特性曲线。仿真结果验证了光伏电池的输出特性呈非线性,并随环境温度和日照强度的变化而变化;局部遮挡环境下,光伏电池电流输出呈阶梯型,功率输出呈多波峰。