分段变步长MPPT算法在风力发电系统中的应用

针对传统定步长爬山搜索(HCS)法在风力发电系统最大功率跟踪(MPPT)控制过程中的快速性和准确性矛盾,提出了一种基于爬山搜索法和模糊控制的分段变步长MPPT算法.该算法根据发电机P-ω特性曲线对最大功率点(MPP)跟踪过程进行分段,使系统能够根据工作点所在的区域选择合适的跟踪算法和步长完成最大功率跟踪.在Matlab/Simulink中分别对提出的模糊分段变步长算法和传统爬山搜索法进行了仿真.仿真结果表明:所提算法明显地改善了系统跟踪MPP的速度和稳态精度,在MPPT方面明显优于传统的爬山搜索法.     

自适应变步长最大风能捕获算法

风能具有随机性、不稳定性的特点,为了提高风力发电系统中风能的利用效率,在比较各种最大风能捕获算法的基础上,分析了爬山搜索法和叶尖速比法的不足,提出了自适应变步长搜索算法来捕获最大风能.通过改进爬山搜索法的变步长策略,明显加快了搜索速度,通过引入初始估计叶尖速比值,大大缩小了搜索范围.该算法不需要实时检测准确风速,不依赖风力机最佳功率曲线,有效地降低了成本,提高风力发电的效率.文中重点分析了算法的自适应性和变步长策略,仿真结果表明,该算法能够使风力机更快速到达最大功率点,动态响应快,收敛性好.     

基于改进变步长电导增量法的MPPT控制

针对光伏系统最大功率点跟踪控制速度不稳定的问题,提出一种改进的变步长电导增量法。对电导增量法变步长的触发条件进行改进,确定变步长的使用范围,并选取适当的缩放系数,使光照强度发生变化时可稳定地跟踪最大功率点。仿真结果表明,该算法在光照强度发生大幅度变化时,具有较快的响应速度和较高的跟踪精度。     

模糊控制在离网风力发电最大风能捕获中的应用

研究了一种模糊PID实现的自调整变步长算法, 解决了爬山算法动态响应速度与稳态精度相矛盾的问题。分析了离网风力发电系统数学模型, 建立了不测转速的控制结构。在Simulink平台上对一个5kW离网风电系统进行了仿真分析。结果表明, 在平稳风速以及组合风速下, 该算法均能有效提高跟踪速度, 捕获更多功率。     

光伏发电系统中最大功率跟踪控制算法的研究和控制器的设计

本文对几种常用的最大功率跟踪控制算法进行比较,分析其优缺点,在扰动观察算法的基础上,提出了"变步长"扰动观察法改进算法,避免最大功率点的"误判"。并设计制作了最大功率点跟踪控制器的硬件电路,实现跟踪控制太阳能电池的最大功率点。通过最大功率跟踪控制实验,结果说明该系统可以有效地提高响应速度和跟踪精度,提高太阳能光伏发电系统的工作效率。     

基于DSP的光伏并网系统MPPT算法研究

介绍了以DSP为主控芯片的光伏并网系统,它能跟踪光伏阵列最大输出功率点,实现光伏阵列和负载优化匹配,使负载获得最大功率。在光伏阵列输出功率最大为跟踪目标的定步长MPPT一阶差分算法的基础上,采用以使负载获得最大功率为跟踪目标的变步长寻优MPPT算法,能够更好地实现最大功率点的跟踪。实验结果表明:该系统能够快速准确地跟踪太阳能电池最大功率点,并自动同步跟踪电网频率和相位,实现并网电流的正弦波形以便与电网电压同频同相馈入电网,提高了系统逆变效率和可靠性。     

基于SG/Simulink的一种改进MPPT控制器的研究

针对传统扰动观测法响应速度慢和输出功率稳定性不够理想的特点,分析了光伏电池在光照强度变化时的输出特性,提出一种改进的变步长扰动观测法,即采用新的自适应步长公式Step=N×(d V·d P)作为系统的扰动量,使光伏电池以较大步长快速接近最大功率点,然后以较小步长稳定于最大功率点。最后在SG/Simulink混合建模仿真平台下进行了仿真,所得结果表明该算法可显著提高系统响应速度与输出功率稳定性。     

新型爬山算法在大惯性风电系统中的应用

针对风力发电风速的随机性和不确定性,以及大惯性永磁风力发电系统输出功率受风机机械功率和所储的机械势能的变化率的交叉影响特点,提出一种基于爬山搜索法的新型最大风能捕捉算法。为了得到较宽的变速范围,在三相二极管整流器和PWM逆变器之间接有升压斩波器,新型爬山算法采用最佳直流电流控制,调节输入直流电流以跟从最优的参考电流,产生不同转矩控制电机的转速实现最大功率跟踪,并在爬山算法基础上添加数据存储和输出功能,避免了盲目的爬山搜索。最后通过Matlab对一个50kW永磁直驱风力发电系统进行了仿真分析,对比了传统爬山算法与新型爬山算法在最佳功率点跟踪上的差别。仿真结果验证了该算法的可靠性,表明新型爬山算法在大惯性变速恒频风力发电系统中具有更好的实用性。     

组合爬山法与变论域模糊控制的MPPT算法

光伏发电系统的输出功率随外界环境的改变而变化,若控制光伏列阵始终在最大功率点处工作,将能提高光伏发电效率。在传统单一的MPPT算法中,无法同时满足系统的动态性和稳态性,为此拟提出一种将爬山法与变论域模糊控制组合算法,并通过Simulink仿真分析,分别对比研究了爬山法、模糊控制法、变论域模糊控制以及组合算法跟踪光伏列阵最大功率点的输出特性。仿真结果表明:组合控制算法能快速、稳定地追踪最大功率点。     

用于稀疏系统辨识的变步长加权零吸引最小平均p范数算法

在α稳定分布噪声背景下,为了提高稀疏系统自适应辨识算法的稳态性能,提出了基于无噪先验误差功率函数的变步长加权零吸引最小平均p范数基本算法(BVSS-RZA-LMP)和变步长加权零吸引最小平均p范数改进算法(IVSS-RZA-LMP).两种算法分别根据无噪先验误差功率和加权的无噪先验误差功率计算新的步长;步长随无噪先验误差功率的减小而逐渐减小.当算法达到稳态时, IVSS-RZA-LMP算法不再调整权矢量,改进了BVSSRZA-LMP算法稳态性能.α稳定分布噪声背景下的系统辨识仿真结果表明,当系统较稀疏时, IVSS-RZA-LMP算法能够在较快收敛的情况下获得非常小的稳态误差.     

双PWM直驱同步风力发电机最大风能捕获

以直驱同步风力发电机组为研究对象,为了提高发电机的系统的效率,降低电机的损耗,采用双PWM变流器拓扑结构,提出了一种最大风能捕获（MPPT）的控制方式。不需要风速信号、风机转速及与风力机系统参数有关的最大功率运行表格,仅需对输出功率进行跟踪计算,使得能达到捕获最大风能的控制效果。采用PSCAD／EMTDC软件进行仿真,仿真结果验证了控制方法的有效性。     

基于参考输入优化的变速风电机组最大化风能捕获方法

变速风电机组在额定风速以下应用最大功率点跟踪实现最大化风能捕获. 然而, 大惯量风电机组在面对快 速波动的湍流风速时, 因转速调节慢而难以保持运行于最大功率点. 本文研究进一步发现, 平均转速跟踪误差与整 体的风能捕获效率并非单调关系, 这使得当前以减小转速跟踪误差为目标的控制器设计难以有效提升风电机组的 发电效率. 为此, 本文以提升风能捕获效率(而非减小转速跟踪误差)为目标, 提出一种基于参考输入优化的风电机 组最大化风能捕获方法. 考虑到参考转速对风能捕获效率的复杂影响难以准确建模, 本文借助深度确定性策略梯度 (DDPG)强化学习算法实现参考输入优化. 仿真结果表明该方法能够有效提升湍流风下变速风电机组的风能捕获效 率.     

改进型双馈风力发电机最大功率点跟踪策略

针对传统双馈风力发电机最大功率点跟踪极值搜索策略将正弦信号作为搜索信号而很难将正弦信号从总的输出信号中区分出来的问题,提出了一种利用风湍流作为极值搜索信号的改进型最大功率点跟踪策略。该改进策略对叠加风湍流的叶尖速比和功率系数进行傅里叶变换,获得相位差信息,从而确定叶尖速比变化方向,使双馈风力发电机达到最佳运行工作点。仿真结果表明,该改进策略可控制风力发电机转速较好地跟踪风速变化,实现了额定风速以下运行区域的最大风能捕获。     

基于深度军队联合作战算法的永磁同步发电机最大功率跟踪

提出一款新型启发式算法,即深度军队联合作战算法(DJOA),用于调节永磁同步发电机(PMSG)的比例–积分–微分(PID)控制器最优参数.从而实现不同风速下的最大功率跟踪(MPPT). DJOA由如下3类策略构成,即:a)进攻作战:DJOA与传统军队联合作战算法(JOA)的进攻作战机理一致,以实现最优解的全局搜索(global exploration);b)深度防御作战:DJOA引入两名副官(当前两个次最优解),通过综合考虑军官(当前最优解)与两名副官的信息,从而合理引导士兵以实现更深度的局部探索(local exploitation); c)混合重组作战:DJOA引入混合蛙跳算法(SFLA)机制来有效避免算法陷入局部最优.本文通过4个算例对DJOA的优化性能进行研究,即阶跃风速、低频随机风速、高频随机风速以及鲁棒性测试.仿真结果表明,与量子遗传优化算法(QGA)、生物地理学习的粒子群算法(BLPSO)和JOA相比,所提算法能够最大程度地获取风能且仅需最低的控制成本,同时在发电机参数不确定下具有最高的鲁棒性.     

基于改进遗传算法的风/光互补发电系统电压无功控制

在风/光互补发电系统中,风、光资源的随机性强,导致系统电压的稳定性差,电压控制显得尤为重要.电压控制通常通过区域无功功率的优化来实现.无功功率优化是一个带有约束的多极值非线性组合优化问题,用传统的方法很难进行处理.因此提出一种改进的遗传算法用以风光/互补发电系统的无功功率优化,该算法在一般遗传算法的基础上,对编码方式、遗传算子以及终止判据等方面作了改进.通过算例分析表明,改进的算法能够显著的提高收敛速度和计算精度,有效的实现电压的无功控制.     

并网运行的直驱风力发电系统建模及仿真研究

在PSCAD/EMTDC中建立了包含风速、风力机、直驱同步发电机、轴系扭振模块、变流器及其控制部分的并网直驱风力发电系统模型,提出了基于最大风能跟踪控制结合变桨距控制的策略,研究了在变风速输入和网侧出现单相短路故障时直驱型风力发电系统的动态响应特性,仿真结果表明了并网直驱风力发电系统模型及其控制策略的正确性和可行性。