一种基于增量电导法的变步长MPPT算法

针对光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)技术的研究和发展现状,提出一种基于增量电导法的变步长MPPT算法。建立太阳电池参数模型,通过理论分析、Matlab仿真实验和实际实验验证,推导出一种基于增量电导法的变步长电压方程。该方程中步长电压ΔU关于输出电压U在太阳电池的[0.20U_(oc),0.93Uoc]区间具有近似直线特性,通过采集电压电流可解得ΔU-U的直线方程及其值为零时的输出电压Uref,进而再以Uref为起始电压、ΔU为步长电压采用增量电导法进行MPPT。实验结果表明,所提MPPT算法能快速精确跟踪到太阳电池的最大功率点。     

基于模糊控制的太阳电池最大功率点跟踪算法研究

通过分析太阳电池的输出特性及最大功率点跟踪(MPPT)的基本原理,在电导增量法的基础上,采用模糊控制确定跟踪步长的大小和方向。在Matlab仿真环境下,建立模糊控制器和降压式(Buck)变换电路,在标准测试条件、光照强度和温度变化的情况下分别使用模糊控制法、扰动观察法和电导增量法进行最大功率点跟踪,仿真结果表明模糊控制法比扰动观察法和电导增量法在寻找最大功率点的速度和跟踪过程的稳定性上都要优越。     

基于电导-模糊双模式的MPPT优化控制

提出一种新的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法,首先采用电导增量法对太阳电池进行初步寻优,确保跟踪的快速性,当太阳电池工作点进入最大功率点右侧时,控制系统立即进入模糊控制搜索策略,对最大功率点附近的稳态特性进行优化。此外,提出4个反应MPPT的性能指标:初次跟踪到最大功率点所用的时间、系统输出的平均功率、功率的振幅、环境参数改变后再次跟踪到最大功率点的时间。在仿真环境及试验平台下对3种控制方法进行分析对比,结果证明所提出控制方法在寻优速度和稳定性方面优于传统方法。     

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。     

一种改进的变步长电导增量光伏电源MPPT控制方法

光伏系统的最大功率点跟踪方法可以最大限度地利用光伏电池所能产生的电能,因此成为提高光伏发电系统运行效率、降低光伏电能成本的研究热点。针对目前常用的扰动观察法速度较慢、电导增量法在最大功率点附近有较大振荡的问题,提出一种改进变步长电导增量的最大功率点跟踪控制方法,该方法既具有电导增量法快速跟踪的优点,又能准确、稳定地跟踪到最大功率点,因此更适于提高光伏电源的能源利用率。对所提方法进行了仿真分析,并比较了几种MPPT算法的跟踪效果,结果表明,所提方法具有快速性、稳定性和有效性。     

含最大功率点跟踪的电动汽车太阳能充电系统

针对光伏发电系统在电动汽车充电应用中存在充电时间长、充电电压波动大及最大功率点跟踪(MPPT)速度慢等问题,研究并设计一种车载环境下太阳能充电系统。基于电导增量法,提出适合车载工况下的修正变步长电导增量MPPT法。对充电系统中实现MPPT控制的Boost电路,与用于充电控制的Buck电路以及PI控制器进行建模与分析。基于PSIM仿真平台验证所提MPPT法的快速追踪性能,及充电系统充电电压摄动小、稳态精度高;又通过有无MPPT功能的充电实验对比,表明系统还具有充电时间短、效率高的优势。     

基于电导增量法与改进粒子群算法混合控制的最大功率点跟踪策略

利用传统电导增量法跟踪最大功率点时,若跟踪步长较大,则跟踪速度较快,但跟踪精度较差;反之,则跟踪精度较好,但跟踪速度较慢。当外界环境发生变化时,利用传统电导增量法得到的功率变化曲线振荡幅度较大,功率损失较多。改进粒子群算法能够对外界环境的突变迅速作出响应,利用该方法得到的功率变化曲线振荡幅度较小,但是很难精确地定位到最大功率点(MPP)。因此,文章提出一种混合控制的最大功率点跟踪(MPPT)策略,先利用改进粒子群算法快速跟踪到MPP附近,然后利用小步长电导增量法对MPP进行精细搜索。仿真结果表明,该跟踪策略在一定程度上能够增加跟踪系统的响应速度、跟踪精度,减小功率变化曲线的振荡幅度。     

基于跃变探索式电导增量法的光伏阵列全局最大功率点跟踪控制研究

实现光伏阵列最大功率点跟踪(Maximum power point tracking, MPPT)的传统算法已经较为成熟,但是在局部阴影出现后会发生寻优失效,难以实现全局最大功率跟踪(Global maximum power tracking, GMPPT)。为解决该问题,研究人员提出将粒子群(Particle swarm optimization, PSO)等群搜索算法应用在MPPT控制过程中,虽然能够控制工作点稳定在全局最大功率点处,但由于该算法收敛能力依赖于核心参数,在应用过程中有一定概率会导致系统振荡。针对以上问题,在电导增量法(Incremental conductance, INC)的基础上提出跃变探索式电导增量法(Jump explore incremental conductance, JEINC),相较于传统电导增量法而言,具有较强的探索能力,能够在局部阴影下实现全局最大功率点跟踪控制,同时所提算法具有较好的收敛能力,在工作点位于最大功率点附近能够快速稳定。在三种光照环境下进行Matlab仿真,从稳定时间、暂态过程能量损耗率和振荡幅值三个方面验证了所提算法相较于电导增...     

基于模型预测控制的MPPT控制策略

提出一种新的基于模型预测控制(MPC)的最大功率点跟踪(MPPT)优化算法。该目标控制算法把基于电流的改进型电导增量法与模型预测控制算法相结合,完成对光伏阵列最大输出功率的快速跟踪。在算法执行过程中,通过建立系统性能指标函数,评价与估算出未来控制变量的动作,从而决定P-U曲线的跟踪方向。仿真结果表明:该控制策略有效地解决了传统电导增量法在外界环境激烈变化时所产生的误判现象,在提高系统稳定性的同时,大大地减少了最大功率点跟踪时间和系统的能量损耗。     

一种带MPPT的车载太阳能充电系统设计

针对在电动车充电应用的光伏发电系统充电时间长、充电电压波动大和最大功率点跟踪(MPPT)速度慢的问题,设计了一种车载工况下的太阳能充电系统。提出了基于增量电导法的、适合车载环境下的修正变步长增量电导MPPT法。对充电系统中实现MPPT控制的Boost电路、用于充电控制的Buck电路和PI控制器进行了分析和建模。通过电力仿真(PSIM)实验和蓄电池充电实验,验证了带MMPT和双环PI控制结构的太阳能充电系统具有在车载工况下MPPT跟踪速度快、充电时间短、充电电压稳态精度高和抗扰性能强等优势。     

Maximum photovoltaic power tracking for the PV array using the fractional-order incremental conductance method

This paper proposes maximum photovoltaic power tracking (MPPT) for the photovoltaic (PV) array using the fractional-order incremental conductance method (FOICM). Since the PV array has low conversion efficiency, and the output power of PV array depends on the operation environments, such as various solar radiation, environment temperature, and weather conditions. Maximum charging power can be increased to a battery using a MPPT algorithm. The energy conversion of the absorbed solar light and cell temperature is directly transferred to the semiconductor, but electricity conduction has anomalous diffusion phenomena in inhomogeneous material. FOICM can provide a dynamic mathematical model to describe non-linear characteristics. The fractional-order incremental change as dynamic variable is used to adjust the PV array voltage toward the maximum power point. For a small-scale PV conversion system, the proposed method is validated by simulation with different operation environments. Compared with traditional methods, experimental results demonstrate the short tracking time and the practicality in MPPT of PV array.     

基于改进樽海鞘群算法的光伏系统MPPT研究

光伏系统的功率-电压(P-V)在局部阴影状况下表现出多峰特性,常规最大功率跟踪(MPPT)方法易陷入局部最优值.针对此问题提出一种扩大缩放因子和引入差分策略改进的樽海鞘群算法.在领导者位置更新过程中添加帕累托分布和混沌映射提高全局搜索能力;在局部搜索过程中引入差分策略改善局部搜索能力.将改进方法应用到多峰值光伏系统MP...     

改进功率预测变步长扰动法在光伏MPPT中的研究

针对最大功率点跟踪技术在光伏发电系统中的应用和研究现状,提出一种改进功率预测变步长扰动法.首先分析光照强度在一个采样周期内非线性变化时功率预测法会因功率预估值偏差较大而产生误判这一现象,为减少功率振荡损失,基于牛顿插值法建立三点采样函数模型以减少预测功率值与实际功率值的偏差.其次在确定变步长的过程中纳入光照强度变化这一...     

基于滑模变功率跟踪的PV-VSG控制技术

针对含储能装置的传统光伏虚拟同步发电机（PV-VSG）不仅投资成本高且未考虑光伏阵列输出特性的问题,提出一种基于滑模变功率点跟踪（SM-VPT）的PV-VSG控制策略。该方法在滑模控制的基础上引入直流母线电压偏差控制,调整光伏阵列的功率跟踪轨迹,实现光伏出力自适应匹配负载需求,即当光伏容量充足时,只提供与负载相匹配的功率;光伏功率不足时,可实现传统的MPPT控制以减少电力短缺,同时防止直流电压骤降,保证系统稳定运行。该方法使PV-VSG能够按需向负载供电,无需增加额外的储能设备,可实现光伏发电系统直接以VSG形式接入并网,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于改进BA算法的光伏发电系统MPPT优化控制

为优化光伏阵列在部分遮蔽情况下的多峰值MPPT控制,保证光伏发电系统实时功率的最大输出,提出了基于改进BA算法的最大功率追踪控制方法,即在基本BA算法的基础上,融入了小生境技术的共享机制与排挤策略,减少相似个体数量,从而增加了BA算法在迭代过程中的种群多样性,提高了BA算法在MPPT控制中的全局搜索能力,增强了最大功率追踪的稳定性,并将该算法与PSO、PO算法在不同光照及温度条件下的MPPT控制效果进行了仿真试验对比。结果表明,与传统算法相比,改进的BA算法具有更好的追踪效果,不仅避免了光伏系统在遮蔽情况下输出功率陷入局部最大值的问题,且提高了发电效率。     

A Single-Stage Three-Phase Grid-Connected Photovoltaic System With Modified MPPT Method and Reactive Power Compensation

Single-stage grid-connected photovoltaic (PV) systems have advantages such as simple topology, high efficiency, etc. However, since all the control objectives such as the maximum power point tracking (MPPT), synchronization with the utility voltage, and harmonics reduction for output current need to be considered simultaneously, the complexity of the control scheme is much increased. This paper presents the implementation of a single-stage three-phase grid-connected PV system. In addition to realize the aforementioned control objectives, the proposed control can also remarkably improve the stability of the MPPT method with a modified incremental conductance MPPT method. The reactive power compensation for local load is also realized, so as to alleviate grid burden. A DSP is employed to implement the proposed MPPT controller and reactive power compensation unit. Simulation and experimental results show the high stability and high efficiency of this single-stage three-phase grid-connected PV system.     

光伏电池最大功率点跟踪控制方法的对比研究及改进

光伏发电系统中光伏电池的输出特性具有唯一的最大功率点(MPP),需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪(MPPT)。文中分析了几种常见的最大功率点跟踪控制方法对比分析了它们的优缺点。针对MPPT控制方法中存在的启动特性较差、跟踪过程不稳定、精度不高等特点,采用一种改进爬山法,该法以恒定电压法作为启动特性及采用变步长进行跟踪控制,并利用Matlab/Simulink搭建了改进爬山法的MPPT控制模型,仿真结果验证该方法的有效性。     

基于改进扰动观察法的光伏电池最大功率跟踪

有效地提高光伏电池的利用率对光伏系统至关重要,为此建立了具有通用性的光伏电池工程实用模型及相应的Boost转换电路,采用改进的扰动观察法控制Boost电路占空比实现光伏电池最大功率跟踪(MPPT),阐述了其实现策略并进行仿真验证。结果表明,外界温度、光照变化条件下该方法可精确跟踪光伏电池的最大功率点,实现光伏电池的高效转换。     

适用于集中型光伏直流升压变换器的MPPT策略

针对基于输入并联输出串联（IPOS）型Boost全桥隔离变换器（BFBIC）的集中型光伏直流并网系统,采用小信号分析法对系统进行静态稳定性分析,进一步对适用于变换器的光伏最大功率点追踪（MPPT）策略展开研究。为满足工程实用性,提出一种能与DC-DC变换器双环控制相耦合的MPPT新算法,该算法基于恒定电压法和扰动观察法,通过变步长采样三点进行比较的方式精确逼近最大功率点。通过PSIM建模仿真,验证了新算法的有效性以及较好的追踪效果。