阴影条件下基于集体智慧的光伏系统最大功率跟踪

光伏阵列通常受局部阴影的影响,导致系统输出功率较低。这主要归咎于光伏阵列的功率-电压特性曲线在阴影条件下具有多个功率峰值,而常规最大功率跟踪算法易陷入局部最优。设计了一种新颖的MPPT算法,即基于动态领导的集体智慧。与传统启发式算法不同,该算法由多个子优化器组成,每个优化器同时进行全局寻优,并选择适应度函数最小(最优解)的子优化器作为其他子优化器的领导者进行后续引导。三种算例(恒定气候条件、时变气候条件和大型光伏电站)下的Matlab/Simulink仿真结果显示,所提算法与导纳增量控制法和其余五种经典的启发式算法相比,DLCI能在PSC下实现最快速与稳定的全局最大功率跟踪。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的硬件实施可行性。     

基于独立电压控制的多电平光伏逆变MPPT研究

针对太阳能光伏发电系统中由于光伏阵列局部阴影和不匹配导致输出功率降低的问题,采用二极管钳位多电平逆变器方案,提出等效变换脉宽调制控制策略,通过独立控制每一个光伏阵列的工作电压,允许通过不同的电流,保证每个光伏阵列输出最大功率,使整个系统输出功率最大.采用多电平逆变器,降低设备的额定电压,减少输出电压失真,降低输出电流谐波含量,提高转换效率.MATLAB仿真实验验证了该控制策略的可行性和有效性.     

基于LCL滤波的光伏并网逆变器电流滞环控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,提出的光伏并网逆变器通过LCL滤波器并入电网,采用非线性的电流滞环控制策略,建立光伏模块和LCL滤波器的数学模型,将基于电导增量算法的最大功率跟踪(MPPT)控制和有源阻尼算法集成在滞环控制系统中,实现了光伏模块最大功率输出,并有效抑制了LCL滤波器的自然谐振。提出了集成统一的电流滞环控制策略。仿真结果验证了光伏模块数学模型和MPPT算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应仿真表明,集成统一的电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网的电流品质,提高系统的稳定性。     

恒频滞环电流控制的单相光伏并网逆变器

基于符合工程实际的光伏模块数学模型,在PSIM软件中建立输出能快速动态随光照强度与温度变化的模块仿真模型,通过仿真分析光伏模块的输出电气特性。同时提出一种实现模块最大功率跟踪算法,并验证其有效性。光伏并网发电系统中的关键部件并网逆变器,影响电能质量与系统稳定。采用恒频滞环电流跟踪控制下的并网逆变器,建立单相光伏并网发电系统的动态仿真模型,仿真结果验证了恒频滞环电流控制光伏并网逆变器能够快速有效地跟踪公共电网,输出谐波畸变率低的并网电流,改善并网系统稳定性与动态性,提高光伏系统输出效率。     

高原高寒地区局部阴影下光伏阵列输出功率提升实验研究

高原高寒地区太阳能资源充足,利用光伏发电技术有利于改善当地电源结构。光伏电站出力不足是业内普遍存在的技术难题,光伏组件老化、表面温度高、局部阴影等都会降低光伏电站出力。以4×2光伏阵列为例,通过Matlab/Simulink建模仿真,对不同结构的光伏阵列在局部阴影下的输出特性进行对比,分析表明重构网状（RTCT）结构优于其他3种结构,且最大输出功率平均提升7.7%,为光伏阵列输出功率提升奠定实验基础。基于拉萨搭建的光伏阵列输出功率提升实验平台,采用改变光伏阵列拓扑结构和增加直流优化器2种方法,研发光伏阵列输出功率提升技术。结果表明,采用以上2种方法均能有效提升光伏阵列输出功率,可为光伏电站优化设计和运行提供解决方案。     

单相光伏并网逆变器固定滞环的电流控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,以Matlab/Simulink为仿真平台,建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制的数学模型和控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1.     

单相光伏并网逆变器固定滞环的电流控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,以Matlab/Simulink为仿真平台,建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制的数学模型和控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1。     

基于效率优化器串联的光伏并网逆变器仿真与实验

介绍了一种基于直流母线的串联型光伏效率优化器并网发电系统,该系统能够在局部阴影或热斑的情况下,提高系统输出功率。每台效率优化器有升压、降压、直通三种模式,对接入的光伏板使用扰动观察法进行最大功率点追踪。逆变器使用双环控制,电压外环稳定直流母线电压,电流内环控制并网输出电流。该系统有完善的通讯和保护机制可以使系统各模块间协同工作,出现故障时及时停止工作。仿真和实验结果证明了该系统能够可靠稳定的工作。     

光伏并网逆变器电流滞环跟踪控制

以MATLAB/SIMULINK为仿真平台.建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1.     

局部阴影条件下光伏阵列输出特性的研究

当光伏阵列处于阴影情况下时,输出的I-V曲线呈阶梯状,相应的P-V曲线含有多个局域峰值。通过理论分析、Matlab仿真以及实验测试,研究阴影分布对光伏模组输出特性的影响。并以工程用光伏电池模型为基础,用Matlab语言建立了一个简单实用的光伏阵列辅助设计软件,利用该软件对光伏阵列在不同光照、温度、遮挡模式以及阵列结构下进行仿真研究,深入分析了光伏阵列在局部阴影下的I-V和P-V特性,给出全局最大功率点位置随遮挡模式变化的定性结论,为局部阴影下光伏阵列特性和最大功率点跟踪算法的研究提供了有力的支持。     

两级隔离式微功率光伏并网系统仿真与研究

交流模块式作为一种光伏发电系统架构,具有抗阴影能力强、即插即用、可靠性高等优点,已成为光伏发电系统的重要架构之一.重点介绍了交流模块式发电架构的核心设备,即前级采用全桥LLC谐振变换器、后级采用全桥逆变器的两级电路结构的微功率光伏并网逆变器(PVMI)方案,建立了基于Psim包括并网电流控制、MPPT、孤岛保护在内的光伏并网系统仿真模型.仿真验证了所采用的光伏系统方案的可靠性和先进性,为试验样机的开发提供了理论基础.     

光伏交错反激逆变器解耦控制方法的研究

交流光伏模块将光伏组件与微型逆变器集成为一体,构成一个可直接与电网或负载连接的光伏发电系统模块。微型逆变器独立控制每一个光伏组件,因此受到外部环境条件变化影响小,光伏电池的利用率优于其他光伏并网发电系统结构。首先,介绍了交错式反激逆变器的拓扑结构、工作原理以及并网控制技术;再对3种主动式功率解耦方式及控制方法进行了比较;仿真分析结果表明,3种功率解耦方式能够有效抑制二倍频功率扰动,提高了光伏电池板的效率,可延长电容寿命,但同时增加了设备的体积和成本,逆变效率也会相应下降,电路拓扑和控制都变得复杂。     

三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下无差拍功率控制

根据三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下数学模型,推导了三相光伏逆变器输出有功功率、无功功率和电网电压、逆变器输出电压、电流之间关系。提出基于空间矢量调制的无差拍功率控制策略,实现三相光伏并网逆器有功功率、无功功率的快速跟踪和解耦控制,输出三相电流波形正弦度好,有功功率和无功功率波动小,且输出频率固定,有利于滤波电感的设计。在一台12 kW样机上进行了实验验证,实验结果表明三相光伏并网逆变器具有良好的静、动态特性,无差拍功率控制策略正确可行。     

基于粒子群算法的MPPT仿真及应用

利用PSIM软件建立了太阳能电池仿真模型。光伏模块的伏安特性曲线显示了在出现局部阴影时,使用传统的最大功率点跟踪(MPPT)方案跟踪多个局部的最大功率点(MPP)以获得全局MPP是很难的。鉴于此,提出了一种新型基于粒子群优化算法(PSO)的MPPT。仿真及实验结果表明,即使在复杂的条件下,光伏模块的输出电压也能够稳定运行在MPP附近,基于PSO的跟踪算法为实时光伏系统提供了一个可行的替代解决方案。     

并联型单开关管光伏组件优化器的研究与设计

在光伏发电系统中,因局部阴影遮挡造成的特性失配是引起输出功率降低的重要原因。传统方案大多针对组串及组件失配问题,将每个光伏组件的输出经过变换器独立的最大功率跟踪后再串联加以解决,改变了原有系统连接结构。针对小功率分布式光伏发电系统主要遭遇的组件内失配问题,研究了一种不改变原有光伏组件结构的优化方法,并采用单开关的拓扑实现。该方法在光伏组件遇到局部阴影等造成的组件内特性失配时,可以从光伏组件的输出抽取能量,对受遮挡部分进行补偿,使得各个光伏子串的工作状态可调,从而提高这种情况下的总输出功率。该方法属于部分功率变换,且电路拓扑仅采用单个开关管,控制算法简单,电路损耗和成本较低。仿真和样机实验结果表明,该方法能够显著提高局部阴影条件下光伏组件的输出功率。     

局部阴影条件下太阳能电池-超级电容器件的充放电控制方法

局部阴影条件下,传统光伏阵列中被遮挡光伏组件和未遮挡光伏组件的功率输出特性不一致,导致光伏阵列的功率输出曲线存在多峰值。为此,利用太阳能电池-超级电容器件(Solar cell-supercapacitor device, SCSD)的发电-储能双重功能,构建了以SCSD为基本单元的光伏阵列,并对正常光照和局部阴影下SCSD的数学模型及工作特性进行了分析。在此基础上,提出了一种基于开关网络的充放电控制方法。局部阴影下利用开关网络变换不仅能对SCSD进行独立控制,实现SCSD内部的超级电容对本身光伏功率缺额进行补偿,而且能控制多个SCSD的超级电容相互配合,共同补偿光伏功率缺额。最后基于Matlab仿真,验证了该方法不仅能有效避免储能电池组不均衡问题,而且能在局部阴影下使光伏阵列输出功率曲线恢复单峰值,最大限度地降低局部阴影下的光伏功率波动。     

Z源逆变器光伏并网系统模型及电路参数设计

建立了Z源逆变器光伏并网系统的小信号模型,定量分析了光伏模块输出电压动态性能与主电路各参数间的关系。光伏模块输出电压的最大功率点跟踪（MPPT）控制与系统采样平均周期关系密切,而采样平均周期又受主电路无源元件参数大小的影响。定量分析小信号模型建立了各部分之间的传递函数,这对选择MPPT控制采样平均周期和主电路参数优化设计起到了关键性指导作用。实验证明了理论分析的正确性和该模型的实用性。     

基于蒙特卡洛的光伏多峰最大功率跟踪控制

针对局部阴影情况下,光伏输出曲线非线性和多峰值的特性,从概率论的角度出发,提出基于蒙特卡洛的光伏多峰值最大功率跟踪控制算法。对光伏输出曲线及均匀分布进行分析并构建概率模型。然后根据蒙特卡洛算法的基本原理,对模型特定区域内的随机变量进行统计以确定近似最大功率点。最后用常规最大功率算法提高收敛精度。与传统算法不同,新方法从概率论的角度,为解决局部阴影问题提供了一种新的思路,其收敛速度及准确性不受光伏曲线形状的影响,试验和仿真表明该算法能够有效的跟踪全局最大功率点,避免其收敛于局部最优解。     

Z源逆变器光伏并网系统模型及电路参数没计

建立了z源逆变器光伏并网系统的小信号模型,定量分析了光伏模块输出电压动态性能与主电路各参数间的关系.光伏模块输出电压的最大功率点跟踪(MPPT)控制与系统采样平均周期关系密切,而采样平均周期又受土电路无源元件参数大小的影响.定量分析小信号模型建立了各部分之间的传递函数,这对选择MPPT控制采样平均周期和主电路参数优化设计起到了关键性指导作用.实验证明了理论分析的正确性和该模型的实用性.     

电导增量法实现MPPT单级光伏并网逆变器的仿真研究

光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势.本文介绍了单级光伏系统的拓朴结构和工作原理,着重阐述了用电导增量法实现MPPT的基本原理.根据光伏阵列的特性,设计了一套新型的能实现最大功率跟踪的光伏并网逆变器,逆变器采用单级结构,控制部分采用基于DSP ( TMS320LF2407) 控制的最大功率跟踪和电流跟踪控制策略,实现了与网压同步的正弦电流输出以及高功率因数运行.