不规则阴影影响下光伏阵列最大功率点跟踪方法

在不规则阴影影响下,光伏阵列输出特性曲线存在多个局部最大功率点,传统最大功率点跟踪算法在此情况下难以找到全局的最大功率点,从而陷入局部最优值。为解决该问题,根据滑模变结构控制在非线性系统控制中具有响应速度快、鲁棒性强等优点和扰动观察法具有算法简洁、跟踪效率高的特点,提出了将滑模变结构控制和扰动观察法相结合的算法,将其应用到不规则阴影影响下光伏阵列的最大功率跟踪控制中,用于解决局部遮阴下多峰寻优的问题。为了验证该算法的有效性,建立了不规则阴影影响下光伏阵列的实验电路。通过与传统扰动观察法的比较,实验结果表明:在光伏阵列被部分遮蔽的情况下,该算法可以快速跟踪到全局最大功率点,使系统稳定地工作在最大功率点附近,减小输出功率的波动,从而有效地利用太阳能。     

基于直线近似和扰动观察的MPPT算法研究

针对光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)问题,基于光伏电池的等效电路,分别建立最大功率点电压与光伏电池温度和日照强度之间的近似直线模型,提出一种直线近似法和扰动观察法相结合的新型MPPT算法。该算法通过采集的光伏电池温度和日照强度确定近似直线模型的最大功率点电压,进而使光伏电池调整到最大功率点附近,再通过小步长的扰动观察法精确跟踪到光伏电池的最大功率点。仿真测试结果验证了该算法能准确估算最大功率点电压,并能快速、高效地跟踪到光伏电池最大功率点。     

Maximum power point tracking of PVsystem under partial shading conditionsthrough flower pollination algorithm

For maximum utilization of solar energy, photovoltaic (PV) power systems should be operated at the maximum power point (MPP) which can be achieved using maximum power point tracking (MPPT) methods. However, the occurrence of multi-peak on P-V curve of a PV array due to the changing environmental conditions such as being partially shaded increases the complexity of the tracking process. The global MPP cannot always be achieved by the conventional MPPT methods. Therefore a novel MPPT method for PV systems using flower pollination (FP) algorithm is proposed in this paper and the Levy flight is used to improve the convergence of FP algorithm. MPPT model of the PV system is established in MATLAB to verify the effectiveness of the proposed method, and the proposed method is compared with two well established MPPT methods. The simulation results indicate that the proposed MPPT method can quickly track the changes in external environment and effectively handle the partially shaded condition.     

A high performance maximum power point tracker for PV systems

The solar cell characteristics are non-linear and largely influenced by solar radiation, temperature and load condition. The power output of a PV array changes with varying temperature and irradiation. A maximum power point algorithm is investigated to obtain maximum power from a PV array on varying operating conditions. So far various methods have been proposed to achieve the maximum power from PV module. The incremental conductance (INC) and perturb and observe (P&O) algorithm are more noteworthy. In this paper two high performance and simple maximum power point tracker (MPPT) are proposed. These algorithms are modified P&O and INC algorithms. These modified algorithms are capable to track maximum power under rapidly changing atmospheric conditions with higher accuracy than their conventional methods. They increase the harvested power from PV array and thus improve the efficiency of MPPT algorithm. The algorithms using a high step-up-DC/DC converter are implemented on MATLAB/SIMULINK tool. The results demonstrate a good performance and accurate tracking under rapidly changing atmospheric conditions.     

局部阴影下光伏阵列MPPT算法及实现

针对传统最大功率点跟踪全局扫描法用时长的缺陷,对局部阴影下光伏阵列输出特性进行分析,获得归一化的最大功率点电压的分布规律。利用该规律结合扰动观察法,提出一种改进型全局最大功率跟踪的扫描算法。首先,确定可能存在局部最大功率点的区域;然后,对该区域使用扰动观察法局部扫描,获得所有的局部最大功率点;最后,选取其中最大的点作为全局最大功率点。该算法能够大幅度缩短扫描时间,使系统快速确定全局最大功率点。实验采用Boost和全桥电路作为拓扑,以DSP为主控制芯片搭建了一套验证系统。实验数据表明在双峰和三峰情况下,与全局扫描法相比该算法节约了50%以上的时间。该算法推广到更多峰的情况具有同样的适用性。     

基于光伏阵列输出特性的GMPPT算法研究

针对局部阴影条件下光伏阵列的P-V曲线呈现多峰值的情况,在研究光伏阵列输出特性的基础上提出了一种全局最大功率点追踪GMPPT(global maximum power point tracking)算法。该算法由均匀光照和局部阴影条件下的两个最大功率点追踪算法构成。通过所提出的局部阴影检测手段判别光伏阵列所处的光照条件,从而决定使用哪个子算法。最后将该算法在Matlab中进行仿真验证。仿真结果表明在局部阴影条件下该算法能快速地追踪到全局最大功率点,且避免了对整条P-V曲线的扫描。在均匀光照条件下要比传统的最大功率点追踪算法(扰动观察法)更快地定位到最大功率点。     

单周控制光伏并网系统的最大功率跟踪

单周控制的单级全桥光伏并网系统具有容量大、效率高、成本低等优点。但现有基于单周控制的光伏电池最大功率跟踪存在着难以搜索最大功率点、难以稳定工作在最大功率点以及搜索精度差等缺点。针对以上不足,本文提出了基于增量电导的光伏电池最大功率跟踪算法,该算法将光伏电池输出功率引入到单周控制的输入量中,同时优化了光伏电池输出电压的给定量。该算法在硬件上实现简单,仿真结果表明该算法能够准确跟踪光伏电池最大功率点,并具有较高的精度和稳定性     

基于粒子群优化算法和变步长扰动观察法的局部阴影情况下MPPT控制

针对光伏阵列的输出特性在局部阴影情况下具有高度非线性、时变性以及多个局部功率极值点等特点,并导致传统MPPT(maximum power point tracking)算法失效的问题,提出一种基于粒子群优化算法和变步长扰动观察法的改进MPPT算法。其中粒子群优化算法用于系统启动和光照情况发生突变后迅速定位近似最大功率点,变步长扰动观察法则根据实际状况使光伏阵列精确稳定在最大功率点,以克服使用数学模型与实际输出特性偏差或微小扰动所导致的功率损失。通过建立Matlab/Simulink模型进行仿真实验,实验结果表明所提算法使光伏阵列在不同阴影情况下以及发生光照强度突变时都具有迅速精确的跟踪能力。     

Comparative study of variable size perturbation and observation maximum power point trackers for PV systems

Perturbation and observation (P&O) maximum power point tracking (MPPT) algorithms are common in photovoltaic (PV) systems due to its ease of implementation. However, operation with fixed size perturbations results in a trade-off between speed of response and maximum power yield in the steady-state. This paper discusses the use of Fuzzy logic and non-switching zone schemes for implementing variable size perturbations for improved transient and steady-state responses. The potential performance of four different P&O algorithms is investigated by means of simulations. Experimental results are then used to verify how the computational burden of each algorithm and the processing speed of a digital signal processor (DSP) affect the performance of each method in a prototype. The best performance is achieved with a new strategy called non-switching zones in the V_PV × I_PV plane. The power electronics converter operates with duty cycle (D) equal to 0 or 1, depending on which non-MPP region the system operates, pushing the operating point the fastest way possible towards the MPP region, for improved transient response. At the MPP region, a reduced Fuzzy P&O MPPT algorithm optimized for small variations around the MPP is used for reduced oscillations and increased power yield in the steady-state.     

基于局部阴影下光伏阵列电流特性的最大功率点跟踪算法

光伏发电作为目前太阳能利用的主要形式,容易受到局部阴影的影响,其P-V输出特性曲线呈现多峰特点,使得常规的最大功率点跟踪方法难以准确跟踪到全局最大功率点。通过充分利用局部阴影下光伏阵列最大功率点电流与短路电流之间近似的比例关系,提出一种三步骤全局最大功率点跟踪算法,该算法能够快速准确地跟踪到系统全局最大功率点,且不需要任何附加硬件电路。以1k W的Boost变换器为实验平台,将所提出算法和常规全局搜索法的跟踪过程进行比较,证明了该算法的有效性。     

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。     

固定电压法结合电导增量法在光伏发电最大功率点跟踪控制中的应用

对光伏发电系统提出了一种新的最大功率点跟踪（MPPT）控制方法,即在外界环境或负载突变时,先采用固定电压法将光伏阵列的工作点调整到最大功率点附近,以保证跟踪的快速性;在此基础上引入小步长的电导增量法,对最大功率点处的稳态特性进行优化,可有效减小光伏阵列的输出功率在最大功率点的振荡现象。     

光照强度快速变化时光伏系统稳定性分析

由于太阳能电池输出功率受光照条件影响,在多云和刮风等使光照强度瞬时有较大变化的天气环境下,光伏阵列的最大功率点会相应移动,常规最大功率跟踪算法不能分辨光伏阵列输出功率的变化是来自自身扰动还是外界光强变化的影响,因此普通最大功率跟踪算法会暂时失效。研究了快速光照强度变化时光伏阵列特性数学模型及常规最大功率跟踪方法失稳的原因,研究了在2个采样点插入1次测量来抑制光强变化对光伏系统影响的最大功率跟踪方法。理论分析及仿真结果表明,采用抑制光强影响的最大功率跟踪方法可以有效避免控制器误判,准确分辨光伏阵列由最大功率跟踪扰动产生的功率增量,从而避免光强变化时系统工作点偏离最大功率点,提高系统的稳定性和可靠性。     

基于CSA-IP&O的局部遮阴下光伏最大功率点追踪

局部阴影遮挡(Partial Shading Condition,PSC)使得最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的追踪速度和精度难以得到保证。对布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search Algorithm,CSA)和自适应变步长的改进扰动观察法(Improved Perturbation and Observation,IP&O)进行了研究并应用到光伏的MPPT控制中。利用CSA出色的全局搜索能力快速收敛到全局最大功率点(Maximum Power Point,MPP)附近,然后利用IP&O出色的局部搜索能力快速、准确地收敛到MPP。最后设置了几种光照情况进行仿真,并用扰动观察法和粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)方法进行对比。通过仿真验证了所提出的方法具有更快的追踪速度和更高的精确度。     

一种应用于光伏发电MPPT的变步长电导增量法

太阳能光伏发电的最大功率点跟踪(MPPT)控制是小型太阳能发电系统中的核心控制之一。此处提出一种应用于光伏发电的新型MPPT算法,用P-U曲线上不同点的斜率的绝对值确定MPPT的步长,使光伏电池的MPPT快速且稳定无振荡。Matlab仿真及样机实验结果表明:对比定步长电导增量法,能在快速跟踪到光伏电池最大功率点(MPP)的同时,有效降低光伏系统在MPP处的振荡,减小了能量损耗。     

基于最优梯度的滞环比较光伏最大功率点跟踪算法

光伏电池的输出功率特性随着外界环境的改变而变化.为使光伏阵列得以高效利用,需要对光伏并网系统进行最大功率点跟踪.提出了一种滞环比较法和最优梯度法相结合的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,它很好地克服了最大功率点跟踪过程中的振荡和误判问题.为了验证该算法的有效性,在 PSCAD/EMTDC 软件平台上搭建了三相单级式光伏并网仿真系统,对常规的定步长扰动观察法和改进算法进行了仿真对比分析.结果表明:改进后的 MPPT 算法能有效消除直流电压的扰动纹波;当外界环境突变时,系统能快速稳定在新的最大功率点.     

基于ESO和分数阶PID的改进P&O控制策略

为了提高光伏电池转换效率、降低能量损失,有必要研究最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。针对传统扰动观察法(perturbation observation method,P&O)存在无法兼顾跟踪速度与稳态精度、在光照度发生较大变化时会产生误判现象的问题,文中提出一种能适应环境变化的变步长P&O控制策略。首先,利用光伏电池刚启动时类似恒流源的特性获取当前光照度下的短路电流,通过固定电流法推导出最大功率点(maximum power point,MPP)的参考电压;其次,当光照度突变时,提出功率修正方法,并给出突变时的变步长调整策略;最后,设计基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的分数阶比例积分微分(fractional order proportion integration differentiation,FOPID)控制器,可以对算法输出的参考电压进一步进行跟踪补偿。仿真结果表明,所提控制策略可以提高稳态精度和跟踪速度,有效提高光伏电池的输出功率。     

局部阴影最大功率点MPPT算法研究

光伏阵列作为太阳能光伏发电系统的基本发电单元,容易受到阴影的影响.在局部阴影条件下,光伏阵列的输出特性发生改变,相应的功率电压曲线含有多个局域峰值,使常规的最大功率点跟踪算法很难准确地跟踪到真正的最大功率点.在光伏电池通用数学模型的基础上,结合串并联理论,对局部阴影条件下光伏阵列的输出特性进行了数学建模分析,结果表明,带检测环节的MPPT算法有更好的适应性和稳定性.     

光伏发电系统最大功率点跟踪控制及拓扑结构研究的新进展

本文针对光伏器件的特点提出两种新的最大功率点跟踪控制方法：短路电流结合扰动观察法及用非对称模糊控制的扰动观察法。前一种方法在短路电流控制方法的基础上引入了优化扰动步长的扰动观察法，它可有效消除光伏器件输出功率在最大功率点的振荡现象。第二种方法把非对称模糊控制引入传统的扰动观察法，它在光伏器件最大功率点两侧的特性采取不同的扰动步长，可有效消除传统方法在最大功率点处的功率振荡。仿真和实验研究证明：上述两种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。同时本文提出一种新型的用于小功率光伏发电的高频逆变电路，它由buck－boost变换器和电流源高频链逆变器构成。由它来实现光伏模块的最大功率点跟踪，得到与电网同步的电压。该电路结构简单、效率高，光伏模块的最大功率点不受负载变化的影响。该方案通过实验验证。     

阴影影响下最大功率点跟踪控制(英文)

在阴影影响下,光伏阵列输出特性存在多个局部最大功率点,传统最大功率点跟踪算法不能区别真正的最大功率点。利用Matlab仿真软件对不同阵列在不同光照及温度下输出特性进行了仿真,归纳了光伏阵列在阴影下导数–电压输出特性的变化规律。研究了基于导数等效面积的最大功率点所在区间定位以及求导采样点确定方法,并在区间定位方法基础上了提出了多极值点最大功率点跟踪方法。建立基于状态方程的系统仿真模型对该文提出的算法进行了仿真验证,搭建实验平台对该文提出的最大功率点跟踪方法进行了验证。仿真与实验结果验证了所提方法的正确性。