基于功率预测的变步长扰动最大功率跟踪法

在光伏发电系统中,光伏电池的利用率除了与光伏电池的内部特性有关外,还受外界环境(如光照强度、负载和温度等因素)的影响。在不同的外界条件下,光伏电池可以工作于不同且唯一的最大功率点(Maximum Power Point,MPP)。应通过调节使光伏电池运行在MPP,最大限度地将光能转化为电能。基于已有研究提出了基于功率预测的变步长扰动最大功率点跟踪方法,并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证。仿真结果表明在日照强度迅速变化时,与变步长扰动观测法相比,所提方法可以较快地跟踪到MPP且波形抖动非常小,有效提高了系统的跟踪速度和精度,并且能够保证实际电压跟随环境改变后的理论最大功率点的电压。     

基于功率预测的自适应变步长MPPT算法研究

最大功率点跟踪技术(Maximum Power Point Tracking,MPPT)是光伏发电系统中关键技术研究的热点之一。针对传统扰动观察法跟踪速度和精度无法兼顾的问题,文中提出了一种以功率变化量为步长控制量的自适应变步长扰动观察法,通过判断功率变化趋势,对远离最大功率点,采用大步长逼近;靠近最大功率点,采用小步长逼近。首先建立太阳能光伏电池数学模型得到其输出特性曲线,再利用Matlab/Simulink搭建基于Boost电路的MPPT仿真模型,最后经仿真验证了本算法的稳定性、快速性和准确性比传统算法具有更好的MPPT暂态性能。     

多级步长光伏电池最大功率点跟踪

针对常规的占空比扰动法不能同时满足跟踪速度和稳态精度的问题,在二级步长占空比扰动法的基础上结合增加跟踪裕量法,提出了一种多级步长的控制策略,在Matlab环境下利用M函数建立光伏电池的数学模型和利用S函数对跟踪算法编程。仿真结果表明,相对于二级步长占空比扰动法具有更好的动态和稳态性能,在外界环境发生快速变化的情况下,亦能快速准确地跟踪到最大功率点,该策略是可行的。     

一种新颖的光伏自适应变步长最大功率点跟踪算法

针对光伏P′（U）-U特性曲线的变化率在最大功率点两侧差异较大,传统变步长算法的步长及速度因子较难选择的问题,提出一种新的自适应变步长最大功率点跟踪算法,该算法根据光伏P′（U）-U曲线的几何特性自适应地选取步长。与其他变步长算法相比,该方法不需要计算最大步长及速度因子,避开了复杂的计算过程且不会因为步长选取的不恰当而产生死区问题。仿真结果表明该算法具有良好的动态跟踪速度和稳态跟踪精度。     

一种新型变步长光伏最大功率点跟踪控制策略

针对传统变步长算法在光伏发电系统最大功率点跟踪上的缺陷,即以输出功率随电压的变化率P′(u)作为决定扰动步长的关键参数,而P′(u)曲线在最大功率点(MPP)左右侧的数学特性差异较大,导致其在跟踪精度与响应速度无法兼顾,很难取得预期效果。提出了一种新步长参数的改进型变步长光伏最大功率点跟踪策略,理论证明了新方法的可行性。通过与传统定步长、变步长扰动观测法的仿真结果进行比较,得出新方法具有较快的跟踪速度和较高的跟踪效率。     

一种变步长扰动观察法最大功率点跟踪在煤矿采空区光伏发电中的应用研究

将光伏发电技术应用在煤矿采空区是提高闲置土地价值的有效手段之一,但如何提高光伏发电的效率则十分重要。分析了定步长扰动观察法最大功率点跟踪的跟踪精度和响应速度存在矛盾的不足,提出了一种变步长扰动观察法,引入了步长调节系数m,通过仿真对比验证了变步长扰动观察法在兼顾最大功率点跟踪响应速度的同时能够明显改善稳态的精度,对于提高煤矿采空区的经济效益有重要意义。     

改进自适应变步长光伏系统最大功率跟踪

为提高对太阳能的利用率,减少能量的损失,需要对光伏电池的输出进行最大功率跟踪。文章建立了通用的太阳能电池数学模型,结合太阳能电池的功率电压和电流电压输出曲线特性及两者之间的数学关系,提出了一种基于Boost电路的变步长电导增量法。该方法能根据外界环境的变化,简单快速计算出此刻外界环境下唯一一个特殊点的值作为自适应变步长,比传统的变步长或者固定步长方法更合理,同时减少了参数确定的人为因素对于仿真结果的影响,可以快速精确地实现最大功率跟踪。     

基于变步长扰动观察法的光伏电池最大功率点跟踪

为了提高光伏发电系统的发电效率,本文针对传统的固定步长的扰动观察法跟踪存在的不足,提出了一种新的变步长方法,该方法设定下一步步长正比于光伏电池当前电压值与最大功率点电压值的差值。文章通过在Matlab/Simulink中建立该方法的最大功率点跟踪模型,仿真验证其效果。仿真结果表明,本文所提方法的模型动态性能好,对外界环境的变化有较强的适应性。     

一种改进型扰动观察法在最大功率点跟踪中的应用

光伏发电系统中,为了提高发电效率,必须采用最大功率点跟踪方法,其中扰动观察法因其算法简单、容易实现,对参数检测精度要求不高等优点,而被广泛应用。但是传统扰动观察法在最大功率点处存在功率波动,针对这一问题,提出一种改进型变步长扰动观察法。该方法在步长的选择方式和步长形式中引入功率P,在外界环境变化较大时,变步长区域变化小,在不同外界条件下都可以保持较好的最大功率点动态跟踪特性和稳态精度,改善了传统的变步长扰动观察法在外界环境变化较大时,动态特性和稳态精度不能兼顾的问题。通过仿真和实验对比了改进前后两种方法的动、静态特性,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于功率预测的新型变步长电导增量法最大功率点跟踪策略

光伏电池的输出特性具有强烈的非线性,最大功率点跟踪技术能够提高光伏系统的效率。常规定步长算法在选取步长时在响应速度和稳态精度之间无法兼顾。变步长算法在同一光照强度具有良好性能,但在光照突变时存在最大功率点跟踪死区的情况。提出了基于功率预测的新型变步长电导增量法。该方法采用一种新的步长调整系数,能够根据外界条件的变化调节步长,解决了跟踪速度与稳态精度之间的矛盾。并且当光照剧烈变化时,确保扰动前后的判断是基于同一功率曲线进行的,避免误判现象的发生。仿真验证了该算法的有效性。     

改进的光伏发电系统最大功率点跟踪方法

光伏发电系统可采用最大功率点跟踪控制技术来提高输出功率,但常规变步长扰动观察法存在功率-电压特性曲线的低压区变步长跟踪效果差、步长灵敏度受光照强度影响大等缺点。从变步长算法和控制系统结构两方面提出了改进措施,并在利用MATLAB/Simulink工具建立的最大功率点跟踪系统仿真平台上与常规变步长扰动观察法进行了对比试验。试验结果表明,跟踪时间和跟踪步数分别减少了50%和75%,同时PID控制环节使光照强度快速变化时的跟踪电压偏差从48.3%降低到13.8%,明显地提高了系统的动态性能。     

一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法

太阳能光伏阵列的输出功率随外界环境因素的变化而变化,为了能高效利用太阳能电池,需要进行光伏阵列的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)。扰动观察法以其简单有效而得到了广泛应用。提出了一种新颖的变步长扰动观察法,对传统方法的动态特性进行优化。在Matlab/Simulink下进行了系统的建模与仿真,并进行了实验研究。结果表明,该方法能快速准确地跟踪外部环境变化,并能保证系统的稳定性。     

基于切线角的光伏变步长最大功率跟踪控制策略

传统变步长算法常以光伏P-U曲线的导数P′(u)作为决定扰动步长的直接参数。由于P′(u)曲线在最大功率点两侧的数学特性差异较大,该算法的最大步长和速度因子较难确定且容易产生收敛死区。文中提出了一种基于光伏P-U曲线切线角的变步长最大功率跟踪控制策略。首先对P′(u)取反正切值,统一算法在最大功率点两侧的跟踪特性。然后利用余弦函数对它进行归一化,有效降低最大步长的设计及调试难度。文章进一步提出了新的速度因子,并用达朗贝尔判别法证明了新算法的收敛性,同时求解出最大步长的理论收敛范围。与传统算法不同,新方法的步长变化率是关于最大功率点距离的单调减函数,它具有更快的收敛速度。仿真和实验结果证明,新方法具有较快的跟踪速度和较高的跟踪效率。     

短路电流法与变步长扰动观察法结合的MPPT算法研究

针对小型家用光伏系统的特点,设计了一种有效的改进型最大功率点跟踪(MPPT)控制方法。当外界环境突变时,采用改进的短路电流法进行初步跟踪,调整光伏阵列的工作点到最大功率点附近。在此基础上再使用双阶段变步长扰动观察法,使得工作点进一步调节到最大功率点,并有效减少了光伏阵列输出功率在最大功率点的振荡。对该结合方法及相关的常用MPPT算法分别仿真,结果表明,该方法可以在外界环境剧烈变化下快速、有效、准确地跟踪最大功率点,同时有效减少在光伏阵列最大功率点附近振荡所带来的能量损失,提高了光伏发电系统的效率。     

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪

常规的扰动观察法具有算法简洁、跟踪效率高的特点,在光伏阵列的最大功率点跟踪系统中得到广泛的应用。然而常规扰动观察法由于采用固定的扰动步长,难于同时获得较高的响应速度和稳态跟踪精度。本文提出了一种固定电压启动的变步长扰动观察算法,并与常规的扰动观察法进行了对比实验,实验结果证明了该方法的有效性。     

一种新的光伏系统最大功率跟踪控制方法

在大型光伏场中,从微观的角度看,可认为相邻的两光伏组件受到的光照强度相等,因而其最大功率点也大致相同。根据此特点,提出了一种新的最大功率跟踪控制方法,通过将相邻的两光伏组件的Boost电路串联,使其输出电流相等,实时地比较两Boost电路的输出电压,将输出电压的差值通过PI调节后转化为相应的占空比,动态地调节光伏组件的输出功率,实现最大功率点跟踪。该方法与传统的扰动观察法相比,只需要检测电压,不需要检测电流,控制简单;不需要微处理器和存储器,只需要简单的硬件电路即可实现最大功率的跟踪。     

基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪算法

针对光伏发电的突变性及昼发夜停特性提出一种新型的基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪(MPPT)算法。根据实际情况考虑光伏阵列的非线性特性,最大功率点周围光伏电压的振荡及逆变器、滤波器的设计等。为了确保系统采用控制算法的稳定性,MPPT的设计应运而生,在此基础上通过改进算法从光伏系统的电压与电流预测基准电流进而控制光伏并网系统。通过与传统的波动相关控制方法对比给出了仿真结果。仿真结果表明:在光照发生突变时,与传统的波动相关控制法相比,提出的改进算法的跟踪速度较之提升9.3%,并能够准确跟踪光伏并网系统最大功率点,且性能稳定可靠。     

光伏发电的最大功率点跟踪控制

最大功率点的跟踪(MPPT)是提高光伏发电系统效率的有效手段之一,本文在分析光伏电池输出特性的基础上,讨论了几种常见的最大功率点跟踪算法,最后提出了改进的变步长扰动观测法,并进行了仿真验证。     

短路电流结合扰动观察法在光伏发电最大功率点跟踪控制中的应用

光伏电池输出功率随外部环境和负载的变化而变化,为充分发挥光伏器件的效能,需采用最大功率点跟踪电路。对于最大功率点跟踪电路的控制已经提出了许多方法,其中短路电流法和扰动观察法因其具有简单有效的优点而得到广泛应用。针对短路电流法的缺点,该文提出一种新的在线短路电流控制方法。该方法在不干扰系统正常工作的情况下,能迅速感知外部环境变化,但该方法效率不高。为充分发挥光伏电池的效能,在线短路电流控制方法的基础上再引入扰动观察法。该文扰动观察法的扰动步长针对最大功率点处稳态特性进行优化,优化后,扰动观察法可有效消除光伏器件输出功率在最大功率点的振荡现象,从而提高系统效率。仿真和实验研究证明,该方法可以快速跟踪外部环境变化,并消除系统在最大功率点的振荡现象。