基于DSP的太阳电池MPPT的控制方法研究

介绍了一种以DSP为主控芯片的太阳电池MPPT的控制方法,它能稳定快速跟踪太阳电池组件的最大输出功率点,实现太阳电池组件和负载优化匹配。实验结果表明:该控制方法能够稳定快速地跟踪太阳电池最大功率点,提高了太阳电池组件的效率。     

太阳模拟器辐照度修正方法的研究

太阳模拟器是目前评价太阳电池电性能的主要设备。模拟器的性能对太阳电池性能的测试结果有重要的影响。太阳模拟器有三个主要评价指标:光谱匹配度,均匀性和稳定性。主要对稳态太阳模拟器的稳定性进行了分析和研究,提出了太阳模拟器辐照度修正方法,并进行了验证。     

基于S函数的光伏组件建模与仿真

提出了一种完全基于光伏厂商提供的可测参数的光伏组件输出V-I特性的数学模型,并且分析了温度和太阳辐照度对该数学模型的影响。基于这一数学模型在Matlab中利用S函数对光伏组件进行建模,S函数与压控电流源组合构成了非线性压控电流源,模拟了光伏组件的输出V-I特性。用户可以通过封装后的参数输入界面输入厂商提供的参数数据,负载电压、太阳辐照度和温度是模块的输入量,输出量为电流,通过仿真得到的模块V-I特性曲线与厂商测试的曲线具有较好的一致性。该模块可在光伏系统最大功率控制的仿真中使用。     

太阳电池光伏光热一体化系统的性能研究

为了提高太阳能的综合利用效率,同时获取电能和热能,将铜管换热器加装在太阳电池板背,构成太阳电池光伏光热(PV/T)一体化系统。采取对比实验法在呼和浩特地区对太阳电池板进行光伏光热性能测试。实验结果表明,在相同的太阳辐照度和环境温度条件下,装有铜管换热器的单块太阳电池的输出功率比普通单块太阳电池实际输出功率提高近17%。     

基于滑模控制的光伏发电MPPT控制

为了快速进行最大功率点跟踪控制,提高太阳电池输出效率,将滑模控制应用在光伏系统最大功率点跟踪控制中,设计了基于光伏MPPT控制的滑模控制器。搭建太阳电池组件模型及Boost变换器和滑模MPPT控制模型,并在MATLAB仿真环境下进行了仿真,结果表明采用滑模MPPT控制可以快速地实现光伏系统的最大功率点跟踪控制,缩短系统调整时间,减小超调量与稳态误差。     

晶体硅太阳电池组件封装的电学损失分析

晶体硅太阳电池的封装损失主要包括电学损失和光学损失,分析及减少这两部分的功率损失是优化晶体硅太阳电池组件封装的主要方向。对晶体硅太阳电池封装的电学损失进行了深入探讨,通过对规格为125 mm×125 mm,72片串联的单晶太阳电池进行不同的封装测试,得出结论:改进电池片分选方法,降低焊带和接线盒电阻可有效地减小组件的封装损失,提高组件的输出功率。     

基于地基云图图像特征的光伏功率预测

光伏输出功率主要受太阳辐照度的影响,而天空中云的生成、运动以及消融会使太阳辐照度呈现随机性和波动性。地基云图可实时记录天空状况,因此获取地基云图的图像特征是光伏功率准确预测的关键步骤。对全天空成像仪采集的地基云图展开研究。首先,修复地基云图;然后,利用图像处理技术提取影响太阳辐照度变化的图像特征,包含光照强度、高频分量、透射率、天顶距离以及云因子特征;最后,将图像特征作为输入数据,光伏功率作为输出数据,利用梯度提升决策树算法构建光伏功率预测模型,实现光伏功率的预测。实验结果表明,采用从地基云图提取的图像特征构建的光伏功率预测模型,使得光伏功率预测的均方根误差可低于1%,为光伏功率的准确预测提供了一种技术手段。     

基于模糊聚类的光伏组件功率输出模型研究

在光伏组件工程用功率输出模型的基础上提出了一种改进模型。基于模糊聚类方法将多晶硅组件户外测试数据、环境参数以天为单位聚类,聚类结果为晴天、多云、阴天、雨天、多云转阴和多云转雨。再由每一类聚类结果依次分析组件输出功率与组件温度以及太阳辐照度之间关系,最后验证了该模型的准确性。     

用人工神经网络方法计算太阳光谱辐照度分布

针对传统太阳光谱辐照度分布计算模型计算速度慢,需要大量气象参数等问题,提出了一种基于人工神经网络(ANN)算法模型计算特定气象参数下的太阳光谱辐照度分布的方法。首先将数据集通过Mini-Batch-Kmeans算法聚类并标签化,利用Python平台搭建ANN算法模型并对数据集进行训练,从而获得该气象条件下的太阳光谱辐照度分布。结果表明,相对于其他机器学习算法模型,提出的ANN算法具有更好的误差评估参数表现以及更稳定的预测性能。此预测模型可运用于光伏器件的输出性能参数的计算,为光伏组件实际应用中预测发电量输出和性能评估提供了便捷工具。     

聚光跟踪一体化光伏组件设计与性能分析

针对目前占光伏主要市场的常规晶体硅太阳电池,提出了聚光器、太阳跟踪机构一体化太阳电池组件方案,该聚光组件通过旋转与移动棱镜组可以达到较好的聚光与跟踪太阳的效果。通过光学模拟计算设计聚光跟踪一体化组件棱镜组结构与棱镜组移动轨迹使之达到最优聚光效果,提出了不同几何聚光比聚光跟踪一体化组件的温度分布与散热计算模型以及表面辐照强度分布不均匀情况下聚光跟踪一体化组件电性能输出计算模型,并根据温度场分布的模拟计算与实验测试数据,评估了聚光跟踪一体化组件不同聚光比情况下实际工作温度与辐照强度分布对输出电性能的影响以及跟踪失效情况的安全性与可靠性。     

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.     

蚁群并联光伏发电系统

光伏组件的输出特性受温度、光照强度、阴影的影响,当光伏组件受到周围建筑物、树木、电线杆及天空中的乌云等阴影的影响时,会发生局部或者完全被遮蔽的现象。当发生部分遮蔽现象时,其输出功率降低,为了最大限度的提取光伏板的电流,本文提出了一种蚁群并联光伏发电系统,该系统可以大大提高光伏电池板在发生局部遮蔽现象时的发电效率。     

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。     

Evaluation of photovoltaic modules considering spectral solar radiation

For the optimum design of photovoltaic power systems, it is very important to estimate their annual maximum amount of output. In general, the annual maximum amount of output has been calculated by using photovoltaic module efficiency under irradiance of 1 kW/m² at AM 1.5 with solar cell temperature of 25°C. Since the spectral distribution of solar radiation changes with weather, season and time, the efficiency of solar cells is not always constant. This paper describes a method evaluating the maximum amount of output in photovoltaic modules, ‘the spectral method,’ by using the measured annual spectral solar radiation and the spectral response of various photovoltaic modules. The calculated values using the spectral method agreed well with the measured values for amorphous silicon photovoltaic modules from March 1991 to February 1992. The spectral method proved most effective for optimum design of amorphous silicon photovoltaic power systems.     

温度对户外光伏系统发电效率影响分析

光伏模块的发电效率会受到各种因素的影响,其中温度是重要影响因素之一。温度对光伏模块发电效率的影响分析是基于二者之间的线性回归模型进行的,现有研究中通常只考虑辐照、风速、安装结构与位置等因素对模块温度的影响,忽视了晴天持续的高辐照使光伏模块持续工作在高发电状态,产生的热量积累使得模块温度随时间推移而上升的情况。文章通过分析屋顶光伏电厂实测数据,验证了晴天热量积累造成模块温度随时间推移而升高,会对发电效率造成负面影响,雨天的雨水起到为电池板降温的作用,发电效率受到的影响较小;在此基础上,在典型发电效率的多元线性模型中加入时间作为另一个因子,构造更准确的不同天气类型的发电效率模型。     

Multi-input battery-integrated single-stage DC-DC converter for reliable operation of solar photovoltaic-based systems

Solar photovoltaic (PV) systems are emerging progressively due to their wide compatibility range, ease of installation, and environmental friendliness. The module mismatch (MM) losses and module open circuit (MOC) fault can cause the power mismatch between different PV modules. This significantly affects the energy output from the PV module. Also, the intermittent nature of solar PV power makes the solar PV systems unreliable; to compensate for this, conventional PV systems utilize a battery storage system (BSS) with separate bidirectional converter. These bidirectional converters require two-stage power conversion and massive battery bank connected at the DC link. This leads to the further reduction in overall efficiency. To address these issues, this paper proposed a multi-input PV battery system (MIPBS) that uses nonisolated buck and boost converter combinations. It requires single-stage power conversion to extract maximum power from each PV module along with BSS charging and discharging. Its modular design allows it to function across a wide range of voltage, power, and BSS choices. The proposed system is capable of mitigating the MM loss and sustaining the MOC fault. This paper discusses the operation, steady-state analysis, and dynamic analysis of the proposed MIPBS. The performance of the proposed MIPBS is validated using a state-of-the-art experimental setup with two PV modules, each having a rating of 60.53 W.     

太阳能电动车最大功率跟踪器的研究与开发

为减少对传统能源的依赖,需要开发一些替代能源,因此太阳能的开发利用便应运而生。但太阳能的发电特性取决于太阳能辐射强度和环境温度,故人们提出了不同的控制算法使光伏发电系统工作在最大功率点(MPP)。这里提出一种改进的新型MPP控制算法,即分段自适应爬山法。对太阳能电动车,最大功率点跟踪器硬件电路以及改进方法的软件进行了设计。最后通过实验分析表明,与爬山法相比,分段自适应爬山法的跟踪效果较为明显。     

Simulated power source based on output characteristics of solar cell

Numerous studies were performed to evaluate the performance of photovoltaic power systems (PV systems), including maximum power control of the solar cell, effects of the PV systems on distribution feeders, long-term performance of the PV systems, etc. To estimate the performance of PV systems, the output characteristics of the solar cell should be taken into consideration. This paper proposes a new method of the simulated power source (SPS) to analyze the PV system. The SPS is under the control of the 10 cm² reference solar cell, hence, the output characteristics of the SPS are in proportion not only to the static output characteristics of the reference solar cell, but also the dynamic ones.     

低压配电台区分布式光伏发电功率辨识方法

数量众多的小容量光伏电源接入低压配电台区,能够实现可再生能源发电的就地消纳,但通常因量测不足而无法掌握这些光伏电源的出力情况,不利于配电网的调度与控制。以台区为单位,提出了一种台区内总的光伏发电功率辨识方法。基本思想是以实测的光照强度数据为输入,通过训练后的神经网络映射得到台区光伏发电功率,而该神经网络训练的目标则是光照强度与台区负荷之间的低线性相关性。通过理想的数值算例与基于实际电网数据的算例验证了该方法的有效性和可行性。