太阳能光伏系统MPPT控制算法的对比研究

根据光伏太阳电池板的内部结构和输出伏安特性建立光伏方阵的Matlab仿真模型,利用实测的气象光强数据对恒压跟踪法、爬山法、爬山改进法和INC法等4种光伏系统最大功率跟踪(MPPT)控制算法进行计算机仿真,评价每种算法在不同天气的光照变化条件下特别是光照强度迅速变化时的跟踪效果,得出各个算法的优缺点。仿真结果用于指导太阳能光伏系统最大功率跟踪器的设计及其控制算法的选择。     

基于模糊PI双向线性预测的光伏MPPT控制

使用扰动观察法的光伏系统在初始化启动过程中或光强发生较大变化时,由于受扰动步长的限制,无法快速接近最大功率点,造成大量能量的浪费。针对该情况提出一种快速最大功率点预测算法。首先将光伏P-U曲线在0点附近Taylor展开,取线性部分作为功率函数P(u)的近似方程。由于P-U曲线存在两个0点,近似方程将从曲线的两个方向交于一点,然后近似认为P-U曲线在该点取得最大功率。最后P-U结合曲线恒压恒流区的特点,计算预测误差并给出剩余搜索范围。双向线性预测的思想用于近似估计最大功率点,此后通过模糊PI控制提高跟踪精度。此方法有效克服了扰动观察法速度与精度无法兼顾的矛盾,相对经验值预测法,该方法不依赖于统计规律,其精度受环境因素的影响较小。仿真及实验结果表明该方法具有快速、高效的优点。     

基于改进人工鱼群算法的光伏系统MPPT研究

针对光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)传统算法的不足,提出一种改进的人工鱼群算法(IAFSA),该算法将扰动观察法(PO)引入到人工鱼群算法。首先利用扰动观察法实时性强和跟踪快速的特点找到系统的最大功率点,然后由人工鱼群算法对全局最大功率点进行快速搜索跟踪,确定功率点极值,避免了扰动观察法使功率最大点陷入局部极值的问题。应用Matlab仿真,分别以标准环境温度下光照均匀和光照部分被遮蔽以及不同环境温度下光照部分被遮蔽3种条件对IAFSA与传统的PO和PSO算法最大功率点跟踪效果进行比较,仿真结果表明,采用IAFSA算法可有效跟踪光伏系统的最大功率点,提高系统的应用效率。     

非线性太阳电池的负载电阻输出功率的研究

针对非线性的太阳电池等效电路,给出最大输出功率时最佳负载的迭代式;研究串并联内阻对最佳负载和最大输出功率的影响。指出随并联内阻的增大,最佳负载先增大后减小,随串联内阻的增大,最佳负载的变化趋势或单调增大或先减小后增大;串联内阻越小、并联内阻越大,最大输出功率越大。还给出太阳电池的最大功率跟踪方程及其曲线,当串联内阻较小和并联内阻较大时,为非单调性曲线,当串联内阻较大和并联内阻较小时,为单调性曲线;最大输出功率恒压跟踪(CVT)时,建议选用不同的恒定跟踪电压替代只采用一个恒定跟踪电压。数值模拟指出,串联内阻越小或并联内阻越大,CVT的区间越宽。     

直流微网中PV发电系统的改进型恒压控制策略

直流微网中光伏(PV)系统的控制策略会影响整个微网稳定性能。当微网中出现功率冗余时,需要减少PV系统的发电功率,PV系统需从最大功率点跟踪(MPPT)工作模式切换到限功率(非MPPT)工作模式。目前常用的限功率工作模式为恒压控制,但恒压控制稳定性差,对光伏P-U特性曲线上一些区段工作点不能稳定控制。由此该文提出改进型恒压控制,能对光伏P-U特性曲线上的所有工作点稳定控制。在Matlab/Simulink软件上仿真PV系统独立运行时和PV系统在微网中运行时的稳定性,仿真结果验证本文所提的改进型恒压控制可解决恒压控制存在的问题。     

光照不均匀情况下光伏阵列最大功率跟踪控制

当光伏阵列受到不均匀光照时,输出的功率电压曲线含有多个局域峰值。针对此光照不均匀情况,建立光伏阵列多峰数学模型,并提出一种最大功率跟踪控制方法。采用连续函数构建光照不均匀情况下光伏阵列输出功率电压曲线;依次从该曲线的两侧或中部迭代搜索各局部最大功率点,确保在各种光照情况下均获得全局最大功率;通过Matlab仿真实例验证了所提多峰数学模型和最大功率跟踪控制方法的正确性。     

基于改进功率预测算法的变步长光伏MPPT研究

光伏阵列最大功率点跟踪是目前光伏发电应用的研究重点。文章针对传统功率预测算法在光照非匀速变化时出现误判这一问题,利用光照变化率的概念,使光照条件变化过程的建模更加精确,改进了传统功率预测算法。同时,通过增加步长调整系数,提高算法的跟踪速度。最后搭建光伏发电系统的最大功率点跟踪模型,对比仿真结果表明,改进算法能更迅速、更准确的实现最大功率点追踪。     

基于等功率曲线法的多峰值MPPT算法研究

为实现光伏阵列最大功率跟踪控制技术的优化,首先对不同温度、光照、遮挡模式下的光伏阵列进行建模分析,由输出特性曲线,深入分析遮挡模式对全局最大功率点的影响。提出一种基于等功率曲线法的最大功率跟踪方法,定性解决了陷入局部极值而使得跟踪失败的问题,可提高光伏阵列的输出功率,为多峰值下最大功率点跟踪技术的研究提供了一种新思路。     

一种基于最优电流控制适应多变环境条件的光伏系统MPPT策略研究

在时变环境参数与运行电流之间确定了一种精确的非线性函数关系,从而在时变环境条件下基于模型参数优化实现了一种新型的最大功率跟踪控制策略。该控制方法在任意光照及温度条件下直接以最大功率点对应的运行电压或电流为控制目标来实现最大功率跟踪控制;基于所确定的非线性关系发现了最大功率点运行电流对光照在较大的区域内具有较强的相关性。仿真实验证明该控制策略能够实时精确地跟踪最大功率点功率,即使在低辐照度条件下同样表现出良好的精确性及无振动性。     

具有MPPT功能的智能户用光伏充电系统研究

光伏充电系统采用了恒流充电和du/dt恒压限流充电相结合的管理模式,在一定时间内以电压的变化量接近零,并使充电电流达到最小设定量作为判断蓄电池充电终止的条件,采用了电压自寻优算法实现了光伏电池的最大功率点跟踪.试验表明,系统除了具有智能化管理的特点外,光伏电池的最大功率点跟踪效果明显,且不用考虑日照强度和温度对光伏电池的影响,在一定程度上能够提高光伏电池的输出功率.     

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。     

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。     

基于Simulink的光伏电池最大功率点跟踪方法仿真研究

针对常用的最大功率点跟踪算法（MPPT）各自的缺点,运用CV法快速启动MPPT控制,再根据功率变化量选择采用基于温度系数修正的CV法或小步长PO法跟踪最大功率点,给出了该方法的工作原理及控制流程图,并基于Simulink平台搭建了该方法的仿真模型,进行了仿真分析。结果表明,该方法启动MPPT的速度明显加快,最大功率点跟踪过程中未发生误判现象,功率损耗明显减小,且在温度和光照变化时能准确、平稳地跟踪到最大功率点。     

基于改进电导增量法的光伏最大功率点跟踪策略研究

以太阳电池的物理数学模型为研究对象,通过对太阳电池输出特性的分析,提出一种基于电导增量法的无级电压扰动叠加自适应的最大功率点跟踪（MPPT）简洁控制方法,在PSIM仿真环境下,与常规的固定步长电导增量法进行对比分析。仿真研究及实验结果表明,该方法在太阳光照强度或负载突变及稳态时均能快速有效实现最大功率跟踪控制,为光伏发电MPPT控制的设计应用提供了参考。     

一种四端口能量路由器的协同控制策略研究

针对研究的四端口能量路由器,首先分析能量路由器拓扑结构,根据能量路由器的功能需求提出各端口的控制方法。电网单元端口为T型三电平拓扑结构,采用电流闭环矢量控制实现直流母线的稳压控制;交流源单元端口为VSR拓扑结构,采用PQ控制实现交流源单元功率的灵活调节;光伏单元端口为Boost电路,采用最大功率点追踪（MPPT）和直流母线恒压控制（CVC）相结合的控制策略;储能单元端口为级联Buck-Boost电路,采用恒流控制。由此,提出一种四端口的协同控制策略,根据能量路由器接入的分布式能源与储能单元荷电状态（SOC）划分能量路由器的工作模态,再通过直流母线电压的波动、储能单元SOC等状态数据实现模态的切换。最后,通过MATLAB软件搭建仿真平台,验证能量路由器模态切换的可行性。     

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。     

A novel maximum power fuzzy logic controller for photovoltaic solar energy systems

The maximum power tracking problem and efficient energy utilization of a stand-alone photovoltaic array (PVA) feeding voltage controlled linear and nonlinear loads is studied. A novel and simple on-line fuzzy logic-based dynamic search, detection and tracking controller is developed to ensure maximum power point (MPP) operation under excursions in solar insolation, ambient temperature and electric load variations. A computer simulation model of the PVA renewable utilization scheme including the effects of temperature and solar irradiation changes was developed and fully simulated. The load voltage is controlled by a DC chopper and kept constant at the required rated voltage. A permanent magnet DC motor (PMDC) driving a fan-type load was connected in parallel to an RL passive load. A speed control scheme is also used for the PMDC motor drive so that the drive can be operated at specified speeds. Different controllers have been employed in the unified PVA scheme to control three separate loads at MPP tracking condition namely voltage at load bus and speed of the PMDC motor. The main objective of the paper is to present a novel enhanced, cost-effective MPP detector (MPPD) and dynamic MPP tracking (MPPT) controller for a hybrid mix of electric loads.     

一种基于三端口能量路由的单级式光储并网系统及其高压穿越技术

该文提出一种具有高压穿越能力的基于三端口能量路由的单级式光储并网系统（PV-ESS）。光伏最大功率跟踪始终由三相变换器控制完成。多端口能量路由器可根据不同运行工况使储能灵活接入,平抑光伏输出,使得系统具有更高的效率。在电网高压故障下,通过储能装置抬升直流母线电压,从而使系统具有高压穿越的能力,可在电网高压状态下不脱网连续运行,直至故障恢复。     

基于灵敏度分析法的分布式电源准入功率计算

明确一个系统的分布式电源准入功率,是科学地规划该系统内分布式电源的前提,考虑节点电压约束的分布式电源准人功率计算是目前研究的热点。针对分布式电源接人后可能引起电压越限,基于线性化的节点功率方程,提出采用电压灵敏度分析法计算各个节点的分布式电源准入功率,减少了计算量。通过对IEEE33节点配电系统的仿真分析,验证了该方法的可行性和正确性。同时提出了系统准人功率薄弱节点的概念,并分析了这种节点的一些基本性质。并利用该方法分析不同负荷水平、分布式电源接入位置及功率因数对准入功率的影响,为规划配电网内的分布式电源提供参考。     

基于空间矢量PWM法的光伏水泵变频控制系统

介绍一种基于空间矢量PWM控制的光伏水泵变频控制系统。该空间矢量PWM算法具有对光伏阵列母线电压的动态补偿功能，保证在光伏阵列工作电压大范围变化条件下，变频驱动电机满足恒磁通调速控制。同时结合光伏水泵系统的工作特点，提出了一种简单实用的光伏阵列最大功率点跟踪控制方式，稳定可靠地实现了系统的最大功率点跟踪控制。