基于扰动观察法的模糊控制应用于光伏发电最大功率跟踪

针对扰动观察法在稳态时只能在最大功率点附近振荡运行,存在一定误差,同时结合模糊控制法在达到最大功率点后基本无波动,具有较好的动态和稳态性能特点,提出一种基于扰动观察法的模糊控制来实现最大功率跟踪,并在Boost电路上实现了其功能。仿真结果表明基于扰动观察法的模糊控制能快速、准确跟踪最大功率点,避免了最大功率点处的振荡,提高了系统稳定性和能量转换效率。     

光伏系统多峰最大功率点跟踪法研究

在Matlab/Simulink下对光伏阵列进行建模,验证其输出功率的多峰特性。改进模糊PID控制算法,实现扰动占空比步长自适应调节,减小振荡;且光照强度突变时,进一步调整扰动占空比,避免陷入局部极大值,找到全局最大功率,实现多峰最大功率点跟踪;结合免疫反馈机理,提高系统的响应速度和控制精度。仿真表明,当外界条件变化时,系统可有效跟踪光伏模块的全局最大功率,且响应速度快,鲁棒性强。     

基于改进PSO的复杂环境下光伏MPPT控制

复杂环境下,传统算法实现光伏系统的最大功率点跟踪(MPPT)失效;常规粒子群优化算法(PSO)实现的MPPT控制易给系统引入较大跟踪振荡。针对上述问题,提出一种基于改进PSO的MPPT控制方法,通过引入线性调整因子,自适应调整环境突变时最大功率点电压的搜寻范围。结果表明:与常规PSO算法相比,改进的PSO算法跟踪速度更快、动态响应振荡更小、能量转换率更高,可实时准确跟踪复杂环境下的最大功率点。     

基于fuzzy-PI双模控制的光伏发电系统最大功率点跟踪仿真研究

为了提高太阳电池阵列的工作效率和整个光伏发电系统的稳定性,在光伏发电系统中需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪。为了消除常规模糊跟踪算法在最大功率点附近出现的振荡问题,在分析光伏电池伏安特性的基础上,提出了fuzzy-PI双模控制策略,分析了该控制算法的原理,并对控制系统做了设计。Matlab/Simulink仿真表明fuzzy-PI双模控制能够快速、准确地跟踪最大功率点,避免了最大功率点处的振荡,提高了系统稳定性和能量转换效率,从而使整个双模控制兼有了MPPT精确性与快速性。     

基于模糊自适应PI控制的光伏发电MPPT

介绍了光伏发电过程中最大功率点跟踪(MPPT)原理,并简要分析了常规控制算法在最大功率跟踪控制中的优缺点,提出将模糊自适应PI控制算法应用到光伏系统最大功率点跟踪的控制中,该控制方法能快速响应外界环境的变化,获得系统最大功率点,且可以有效消除系统在最大功率点附近的振荡现象,提高系统的稳定性。仿真结果表明,该方法能使系统稳定地工作在最大功率点,并且控制精度高,能灵敏反应外界环境的变化。     

风力发电系统大范围功率可调控制研究

为了从机械侧和电气侧深度管理负荷,分析了现有变速变桨风力发电系统(WTGS)的运行特性,提出在额定风速以下,通过桨距角控制和发电机控制联合调节进行限功率跟踪,给出了变速变桨等多自由度运行模式下的解耦协调控制策略;考虑限功率跟踪与最大功率跟踪的兼容性,建立了WTGS全工况下大范围功率可调的整体控制策略;采用PID增益调度技术,结合非线性测度指标减少工况点划分数量,基于T-S模糊逻辑定义增益调度算法,完成WTGS全工况控制系统的设计.针对2MW容量WTGS的一般非线性模型,在额定风速以下完成了功率跟踪仿真实验.结果表明:该大范围功率可调控制系统能够实现对功率调度值的良好跟踪,使WTGS具备了全面的负荷管理能力.     

基于变结构模糊控制的MPPT控制策略

为了充分提高光伏发电系统的效率,针对光伏电池成本高、转化效率低的问题,基于电导增量法和模糊控制技术,提出了一种最大功率点跟踪方法。该方法采用了非对称的输出隶属度函数和具有PID功能的变结构模糊控制,能快速响应外界环境变化,准确跟踪到光伏电池的最大功率点,且有效地减小了最大功率点处的输出波动。     

基于β参数的混合控制策略光伏系统MPPT算法研究

最大功率点跟踪技术是光伏发电系统的关键技术之一。文章在Matlab中搭建了光伏系统最大功率点跟踪模型,并针对功率预测-扰动观察法在太阳辐照度快速变化时出现的误判现象以及最大功率点处振荡等问题,提出一种基于β参数的混合控制策略,该方法以β值为界限将跟踪过程分为两个阶段,分别采用变步长扰动法和模糊控制法,在太阳辐照度非匀速变化时,快速追踪最大功率点,避免了误判现象,并提高了系统的稳态精度。     

基于新型变步长电导增量法的最大功率点跟踪策略

针对传统电导增量法在跟踪精度和跟踪过程响应速度方面的不足,文章提出一种新型变步长电导增量法。该方法首先采用固定电压法将光伏阵列工作点快速调整到最大功率点附近,然后利用基于反余切函数控制的变系数跟踪技术,动态调节追踪过程中的步长,缩短最大功率点的跟踪时间。仿真结果表明,与传统电导增量法相比,新型变步长电导增量法在一定程度上可以增加光伏系统的跟踪精度、响应速度,并减小MPPT仿真曲线的稳态振荡幅度,提高光伏系统的能量转换效率。     

基于模糊自适应PID的光伏电池MPPT研究

光伏电池输出的非线性特点,决定了其最大功率点的时变性。根据电路阻抗匹配原则,建立了基于Buck拓扑结构的光伏电路系统,将系统最大功率点跟踪转化为占空比系数调节,并根据当功率电压满足d P/d V=0时,光伏电池达到最大功率点,以此为基础提出了模糊自适应PID控制算法,与单纯模糊控制法和扰动观察法的相对比,波动率分别降低了8.9%和20.4%,系统响应速度分别提高了4.5 ms和9.5 ms。     

模糊控制在小型风电系统MPPT中的应用

根据最大功率点跟踪的基本原理及常用风力发电控制系统的特点,提出了一种基于模糊控制、具有在线参数调整的自适应占空比扰动法,该方法能迅速地感知外界的风速变化,调整发电机与负载之间的功率匹配,使风力机以最佳叶尖速比运行.通过Matlab/Simulink仿真实验表明:采用模糊控制电路,风力机的输出功率大幅提高,在风速发生突变的情况下,也能快速地找到新的最大功率点.     

面向电网稳定性的智能化直流输电控制系统

为了更好地进行能源调配,我国正开始建设坚强智能电网,直流输电控制系统应实现更多系统层的控制功能。智能电网中的直流输电系统的根本控制目标是保障电网整体的自适应和自愈性。为了实现这一目标,需要从直流输电控制的可观测性入手增加控制观测量,引入合理的集控、协调控制理论作为支撑,完善控制输出环节,实现对电网的有效控制。控制的实时性和决策能力是智能化直流输电控制的核心。从可观性、可控性、实时性、自适应性角度分析,提出了面向电网稳定性的多智能体智能化直流输电控制技术框架,为直流输电系统级控制技术的发展提出了思路。     

Control strategy for a distributed DC power system with renewable energy

This paper deals with a DC-micro-grid with renewable energy. The proposed method is composed of a gearless wind power generation system, a battery, and DC loads in a DC distribution system. The battery helps to avoid the DC over-voltages by absorbing the power of the permanent magnet synchronous generator (PMSG) during line-fault. In addition, the control schemes presented in this paper including the maximum power point tracking (MPPT) control and a pitch angle control for the gearless wind turbine generator. By means of the proposed method, high-reliable power can be supplied to the DC distribution system during the line-fault and stable power supply from the PMSG can be achieved after line-fault clearing. The effectiveness of the proposed method is examined in a MATLAB/Simulink^® environment.     

Load flow analysis for variable speed offshore wind farms

A serial AC?DC integrated load flow algorithm for variable speed offshore wind farms is proposed. It divides the electrical system of a wind farm into several local networks, and different load flow methods are used for these local networks sequentially. This method is fast, more accurate, and many factors such as the different wind farm configurations, the control of wind turbines and the power losses of pulse width modulation converters are considered. The DC/DC converter model is proposed and integrated into load flow algorithm by modifying the Jacobian matrix. Two iterative methods are proposed and integrated into the load flow algorithm: one takes into account the control strategy of converters and the other considers the power losses of converters. In addition, different types of variable speed wind turbine systems with different control methods are investigated. Finally, the method is demonstrated using an 80-MW offshore wind farm.     

基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网协调控制方法研究

PQ控制、下垂控制与交流微网中光伏发电、风力发电等微电源之间存在协调性差问题,该文通过采用交流微网的直流电压控制策略,可使直流电压控制与光伏发电、风力发电之间的配合与协调更好,但当采用直流电压控制时,光伏发电、风力发电微电源的恒压控制策略就无法实现,为此改进恒压控制策略,提出基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网的协调控制策略。Matlab/Simulink仿真结果验证了该文所提控制策略的有效性和可行性。     

风光互补发电系统功率输出的自适应控制

针对风光互补发电系统在运行过程中出现的供电功率空缺以及直流母线电压不稳定问题,依据光伏为主力发电源,风为辅助发电源的发电方式,提出了以风力发电的输出功率补偿光伏发电的输出功率的自适应控制方案。鉴于发电系统中固有的非线性特征和运行中的参数变化,对风力发电系统采用自适应控制实现对互补发电系统中所需功率的差额实时补偿,保证直流母线电压的平稳。为实现蓄电池充电稳定性,结合蓄电池非线性充电模型设计了充电电流跟踪控制器,确保对期望充电电流的跟踪。理论分析和仿真结果均表明,在互补发电系统运行中采取的控制策略的可行性。     

Open loop wind turbine emulator

A new wind turbine emulator (WTE) is presented, which is able to simulate the turbine power curves without using a closed loop control system. The state of the art emulators use DC or AC motors, closed loop controlled by processors with the turbine power curves recorded. The presented emulator has a DC voltage source, a power resistor and a DC motor with independent excitation. The motor power curve has a shape similar to a wind turbine power curve for a given wind speed; the wind speed variations can be emulated by the variations of the DC voltage source. The open loop emulator is completely different and new, because it works in open loop and does not require the presence of a processor.The following elements are included: the theoretical foundations of the emulator, the emulator power curves adjustment procedure to simulate a commercial wind turbine and the experimental tests.     

基于两级全钒液流电池的风电储能系统的功率优化分配控制

为更好地利用储能系统平抑风电功率波动,采用了两级全钒液流电池(VRB)储能的功率优化分配及控制策略。基于直驱型永磁同步风电系统的工作原理及系统变流器的控制策略,建立了全钒液流电池等效电路模型,采用基于VRB组荷电状态(SOC)的双模式切换的双闭环控制策略,通过比较每级电池组荷电状态值确定优选目标,以VRB组最大充放电功率为电池组安全充放电的约束条件,提出两级VRB组的功率优化分配控制策略,利用Matlab/Simulink仿真平台,在变风速条件下对不同荷电状态的两级VRB储能系统平抑风电功率波动进行仿真,并与功率平均分配策略作对比。结果表明,两级VRB储能系统功率优化分配控制策略能有效平抑风电机组功率波动,同时,还确保了电池组工作于安全运行区域,有效地减少了VRB组的充放电次数,延长了电池组的寿命。     

考虑风电不确定性的交直流混联系统同质化能量函数模型

交直流混联电网是电网发展的新形态,如何有效保障交直流混联系统安稳运行是重大而紧迫的国家需求。文章针对含大规模风电的交直流混联系统稳定性问题,提出考虑风电波动不确定性的交直流混联弱送端系统同质化能量函数模型。首先,研究含大规模风电的交直流混联弱送端系统潮流方程;其次,建立含风电的交直流混联系统支路暂态势能函数模型,研究交直流混联系统功角稳定机理,建立基于同质化能量函数模型;在此基础上,提出基于同质化能量函数的电力系统稳定性评估模型,并推导交直流混联系统稳定性判据;最后,以北方某区域交直流混联系统为仿真算例,验证所提模型的有效性,为含大规模新能源的交直流混联系统的稳定性控制提供理论依据。     

A utility interactive wind energy conversion scheme with anasynchronous DC link using a supplementary control loop

The paper presents modelling, simulation and experimental verification of a utility interactive wind energy conversion scheme with an asynchronous link comprised of a diode bridge rectifier and a line commutated inverter. The control objective is to track and extract maximum power from the wind energy system and transfer this power to the electric utility. This is achieved by controlling the firing delay angle of the inverter. Since the diode bridge rectifier has no control on the DC link voltage, a supplementary control loop is used to limit the voltage within a preset voltage threshold. The proposed scheme for regulating the flow of power through the DC link ensures reduced reactive power burden on the self-excitation capacitor banks and better utilisation of available wind energy, while limiting the DC link voltage within a preset voltage threshold. The simulated results are experimentally verified and found to give good power tracking performance