采用极值搜索法的风电机组最大风能追踪控制

针对风电机组额定风速以下最大风能追踪控制问题,采用极值搜索的方法,通过对叠加风速扰动的叶尖速比和功率系数进行傅里叶变换,获得相位差信息,确定叶尖速比的变化方向。采用S形传输函数给出叶尖速比的变化量,降低了控制量的变化幅度,柔化了控制作用,进而控制转速跟踪最佳叶尖速比,使运行点向最佳运行点移动。通过对某6 kW风电机组在额定风速以下进行仿真研究发现,该方法不需要了解风电机组精确的参数和数学模型,能够控制风力机转速较好地跟踪风速变化,保持最佳叶尖速比和最大功率系数,减小功率动态跟踪误差,在实现最大风能捕获的同时,降低机组机械载荷。     

采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统 最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

单相单级光伏并网系统的改进控制策略研究

以极值搜索算法为基础,提出了基于二次纹波的变积分增益的最大功率点跟踪(MPPT)极值搜索控制(ESC)方法。在不同的光伏阵列工作点采用不同积分增益,提高了功率跟踪的动稳态性能。针对直流侧电压存在二次纹波的特点,通过分别控制直流侧电压中的直流分量和纹波分量,降低了并网电流幅值参考值的谐波含量,提高了并网电流质量。仿真和实验结果验证了改进控制方法的有效性。     

梯度与极值搜索复合算法的多峰值MPPT控制

当多个光伏组件串联组成的光伏阵列被部分遮挡时,带有旁路二极管的光伏组件会呈现出多峰值的输出特性,此时基于单峰值的最大功率点跟踪(MPPT)算法易陷入局部最优点从而导致寻优跟踪失败。为得到全局最大功率点(GMPP),需采用多峰值MPPT算法。提出一种结合梯度法和极值搜索(ESC)法的多峰值MPPT复合算法。该算法用梯度法搜索到第一个峰值附近的功率点,以该点为ESC法的起始点搜索出局部最大功率点(LMPP),再利用该LMPP为起始点进行迭代搜索,直到获取GMPP。与传统多峰值MPPT算法相比,该复合算法能快速准确地跟踪光伏阵列的最大功率点(MPP),具有良好的动态性能。     

基于BOOST电路的风力发电系统的MPPT控制研究

本文针对小型垂直轴风力发电机,研究分析了风力发电控制系统的控制原理,针对传统爬山搜索MPPT的不足,设计了一种新的变步长MPPT算法。该算法与传统爬山搜索法相比,能够更有效的搜索最大功率点,且能够保持在最大功率点附近处稳定的运行,有利于整个系统的稳定。利用Matlab/Simulink仿真软件对控制系统进行了仿真,验证了设计方案的可行性。     

风力发电机组最大功率跟踪控制策略研究

本文详细分析了风力机功率特性,并对此进行了仿真研究。在此基础上分析比较了最优叶尖速比法和爬山法两种风力发电机组最大功率跟踪(Maximum Power Point Track, MPPT)控制方法。仿真和实验结果表明,最优叶尖速比方法的跟踪速度最快,稳态效果最好,但是由于需要测量风速和风力机最优叶尖速比参数而限制了实际应用,而爬山法不需要知道风速,也不需要风力机的功率曲线,是一种实用的控制算法,但需要折中考虑跟踪速度和稳态性能.。     

电励磁双凸极风力发电机系统MPPT控制策略的对比

本文在分析电励磁双凸极风力发电机工作原理及其控制策略的基础上,针对定桨距风力机,运用叶尖速比法和功率信号反馈法,通过控制发电机励磁电流控制发电机的电磁转矩,调节机组转速,实现最大风能跟踪(MPPT)控制。为研究两种MPPT控制策略的效果,以阶跃风和随机风为例,对两种MPPT控制策略进行了仿真和实验研究,验证了控制策略的可行性与有效性。对两种控制策略进行了对比分析,比较得出功率信号反馈法优于叶尖速比法。     

双馈风力发电机功率控制方式的改进方案及验证

为了解决双馈风力发电机变桨电机容易故障失效的工程实践问题,提出了一种双馈风力发电机功率控制方式的改进方案。基于双馈风力发电机的数学模型,分析最大功率追踪系统的搭建方法。采用低转速时使用最佳叶尖速比法,高转速时使用最佳功率控制方案代替常用的最佳叶尖速比法转恒速控制。对两种方案创建MATLAB仿真,分析了最佳叶尖速比法和最佳功率控制方案的优缺点。仿真表明该方案较传统方案更有优势,可以减少变桨次数,明显提高变桨电机的工作寿命,与实际的解决方案相符。     

结合叶尖速比法与三点比较法的风力发电机最大功率点跟踪控制策略研究

为进一步提高风力发电机最大功率点追踪的稳定性与精确性,提出将最佳叶尖速比法与三点比较法相结合的改进算法对风机的最大功率点进行跟踪。当风速波动较大时,采用叶尖速比法对最大功率点进行快速跟踪;在接近最大功率附近切换到三点比较法,实现稳定精确地最大功率点跟踪。以双馈风力发电机为例,在Matlab中建立风力发电机仿真模型,在风速随机变化的条件下,分别应用叶尖速比法、三点比较法以及两种方法结合的改进算法进行仿真。仿真结果表明,无论是从精确性还是稳定性上来说,所提改进算法都具有明显的优势。     

基于自适应滑模层极值搜索的光伏发电最大功率跟踪方法

保证光伏阵列快速到达最大功率点并且能稳定运行,一直以来是光伏发电研究领域关注的重要问题之一。为此,文中提出了基于参数自适应调整滑模层极值搜索控制的光伏发电系统最大功率跟踪新方法。首先证明了基于滑模极值搜索的光伏发电系统最大功率跟踪控制策略的稳定性;然后提出采用具有更低控制频率及更低控制噪声的滑模层函数代替简单的开关函数。在此基础上,进一步提出了控制参数的自适应调整方法,使得控制系统在具有较好的控制品质的同时,避免了繁琐的人为参数调整。算例证明了所提方法的有效性。     

基于分数阶极值搜索的光伏最大功率跟踪控制

针对光伏阵列获取最大功率点过程动态响应速度和稳态跟踪精度二者之间不能达到平衡的问题,提出一种基于分数阶极值搜索控制(FO-ESC)的光伏阵列最大化功率点跟踪方法。该方法主要利用分数阶理论提高极值搜索过程的收敛速度和鲁棒性;与整数阶极值搜索控制(IO-ESC)相比,其降低了算法的复杂性。为了验证所提方法的有效性,在Matalb/Simulink中搭建仿真模型进行仿真分析。结果表明,所提方法与IO-ESC相比具有更快的收敛速度和鲁棒性,能够应用于光伏发电工程。     

All digital folded low‐area,low‐power maximum power point tracking chip for photovoltaic energy conversion system

In this paper, we propose and implement a 12‐bit area‐efficient folded all‐digital maximum power point tracking (MPPT) chip based on gain‐adaptive perturb‐and‐observe algorithm for photovoltaic energy conversion system. Alternative to DSP or micro controller, realizing the MPPT algorithm by using ASIC can achieve higher energy conversion efficiency, lower power consumption and smaller chip area. By using gain‐adaptive perturb‐and‐observe MPPT algorithm, overall system power consumption can be reduced by overcoming the periodic perturbation issues that occur in conventional perturb‐and‐observe MPPT algorithm. The utilization of proportional integral controller allows fast and stable tracking of the maximum power point. Under high intensity sun illumination, the gain‐adaptive perturb‐and‐observe algorithm performs three times faster than the conventional perturb‐and‐observe MPPT algorithm. Under low intensity sun illumination, the gain‐adaptive perturb‐and‐observe algorithm can provide the same power conversion efficiency as the conventional perturb‐and‐observe MPPT algorithm. By using folding VLSI architecture, the MPPT algorithm can be realized with 74% chip area saving and 77% power consumption reduction. Finally, our proposed MPPT chip is implemented in TSMC0.18‐µm process, with 0.85 mm*0.79 mm chip area and 97.9% power conversion efficiency. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于模糊控制的光伏并网发电系统研究

本文设计了一种基于模糊控制的光伏阵列最大功率跟踪(MPPT)控制策略及基于模糊-PI电流内环的双闭环并网逆变控制方法.对模糊控制器选择了适当的模糊规则和合适的比例量化因子,并且对PI比例调节器选择了合适的比例积分因子.仿真结果表明,相对于电导增量法及干扰法,基于模糊控制策略的光伏最大功率跟踪系统具有优良的动态和稳态性能...     

风力发电系统最大功率跟踪自适应鲁棒控制

为了提高风力发电系统最大功率跟踪(MPPT)运行的工作性能,针对系统未知建模误差和外部扰动等不确定问题,提出了一种MPPT自适应鲁棒控制方法。该方法建立在基于广义扰动的风力发电系统角速度跟踪动态模型基础上,不依赖于系统模型参数和外部扰动辨识。利用MPPT跟踪偏差的非线性状态反馈和扰动边界值的在线实时估计,自适应地调整切换控制项增益,以加快系统收敛的速度。实际控制律经过一阶积分输出,进一步削弱控制输出信号幅值的抖振,平滑发电转矩,提高跟踪精度。通过构造Lyapunov函数,验证了闭环系统的全局稳定性。通过与常规线性PID控制和非线性动态状态反馈控制(SFC)进行仿真比较,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和自适应性。     

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。     

A meta-heuristics search algorithm as a solution for energy transfer maximization in stand-alone photovoltaic systems

This paper studies the problem of MPPT (maximum power point tracking) for photovoltaic systems. The paper offers new solution framework for the above mentioned popular problem in two senses. Firstly a novel MPPT technique is presented. The main idea behind it is to improve the computational efficiency of the traditional incremental conductance tracking algorithm. This is achieved by integration with the fractional open circuit voltage method leading to fast and accurate convergence to the MPP. Secondly, with the aid of certain class of meta-heuristics search algorithms – inspired from the real ant behavior – the MPPT problem is amenable to solution for two different and well known control schemes namely incremental conductance plus proportional integral controller and fuzzy control. A comparison with conventional approach reflects the superiority of the new framework even under fast changing climatic conditions.     

基于扰动观察法和电导增量法的光伏发电系统MPPT算法研究综述

在光伏发电系统中,为提高电池的利用率,需要实现快速精确的最大功率点跟踪（MPPT）控制。在众多的MPPT方法中,扰动观察法和电导增量法由于原理简单、易实现等优点而一直成为研究及选用较广泛的方法。为促进光伏电池的MPPT算法进步,提高传统方法性能和控制效果,在传统扰动观察法和电导增量法的基础上,对近年来这2种方法的改进算法,以及分别与其他方法的结合使用情况进行详细分析,比较出各自优缺点并对未来的MPPT方法做出展望。     

基于SABAS不同环境下的MPPT控制方法

针对现有的光伏系统多峰最大功率点追踪MPPT控制方法存在的不足,文中提出一种基于模拟退火改进的变步长天牛须搜索SABAS算法的MPPT控制方法。文中首先给出了SABAS建模过程以及相关性能分析,随后利用实验与仿真给出了基于SABAS的MPPT控制方法的仿真实验结果,以及与其他MPPT控制方法的比较。实验与仿真结果表明,本文提出的MPPT控制方法具有较强的抗干扰能力,并且在多峰情况下能够无稳态震荡地对最大功率点进行追踪。     

一种单级光伏并网系统MPPT算法的分析

讨论了光伏电池的非线性输出特性,分析了单相单级式光伏并网系统的硬件拓扑结构及常见的最大功率跟踪(MPPT)控制方法,针对传统一阶式MPPT控制算法在单级式光伏并网逆变系统应用中的不足之处,将模糊PID控制引入到单级式并网发电系统的MPPT控制当中。给出了系统的MPPT控制框图及模糊PID控制器的详细设计过程,基于PSIM软件搭建仿真平台,对文中提出的控制算法进行软件仿真,并最终将算法在实验样机上实现,仿真及样机实验结果均验证了算法的可行性和有效性。