太阳能光伏MPPT技术仿真研究与硬件电路设计

最大功率点跟踪(MPPT)技术是太阳能光伏发电系统的核心技术,如何进行快速、准确地跟踪,直接影响到整个光伏发电系统的性能。提出一种简单易行、快速、准确的最大功率点跟踪技术,并进行了仿真研究。最后对直流升压-逆变的两级拓扑结构设计的光伏逆变系统,进行了直流升压电路及其功率开关管IGBT驱动的硬件电路设计。驱动电路的测试结果表明,该驱动电路响应快、性能好、设计简洁,为MPPT技术的动态跟踪提供了有效的硬件基础。     

光伏发电系统最大功率点跟踪的研究与设计

在光伏发电系统中,采用何种前级升压电路以及光伏电池的最大功率点跟踪方法始终是究热点.针对传统Boost电路输入电流纹波大、功率因数低等问题,提出采用交错并联Boost电路作为前级电路,并对其进行研究;针对传统跟踪方法时间长、效率低等问题,改进变步长电导增量法,能够兼顾动态速度和稳态精度进而实现最大功率点跟踪.搭建仿真模型,结果验证了交错并联Boost电路可有效减小输入电流纹波,而改进变步长电导增量法跟踪速度更快,稳定性更好.搭建实验平台,结果验证了两者相结合实现最大功率点跟踪的可行性.     

光伏电池组件工作状态监测研究

由于新能源光伏发电在当今电网中愈加重要,因此通过物联网技术实时监测光伏组件的健康状况对于保障光伏发电系统的高效运行意义重大。光伏系统无法对光伏电池最大功率点的输出进行实时监测,针对现有最大功率点跟踪算法MPPT只跟踪不监测的特点,提出以太阳能电池基本电路方程为基础,构建不依赖于变换器及MPPT算法的光伏电池功率输出曲线模型,结合电压-功率输出特性曲线的特点,采用最小二乘法拟合曲线,精准得到最大功率点附近的二次曲线数学模型,进而得到实时最大功率点。通过Matlab对光伏发电系统进行建模与仿真,系统仿真结果显示,算法准确有效,可以迅速稳定地响应环境变化,适用于各种条件下MPPT的快速、精准获取。     

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Buck变换器的光伏发电系统MPPT 控制

介绍以Buck变换器为对象的太阳能光伏发电系统。用Buck变换器实现对光伏发电系统的最大功率跟踪,采用逐次逼近法的MPPT控制策略,通过调节Buck变换器的PWM占空比输出,使得负载的等效阻抗跟随光伏电池的输出阻抗,使光伏阵列在任何条件下获得最大功率输出,跟踪最大功率。仿真表明MPPT（最大功率跟踪）控制策略的可行性。     

模糊RBF太阳电池最大功率点跟踪算法

为了有效地利用太阳能,提高光伏发电系统的效率,通过分析太阳电池输出特性和最大功率点跟踪原理,结合模糊控制算法、神经网络与比例—积分—微分(PID)算法的优势,提出一种模糊径向基函数(RBF)神经网络的太阳电池最大功率点跟踪算法。利用模糊RBF神经网络对PID控制器的控制参数进行自适应整定,从而精确调节光伏电池变换器的功率开关占空比,达到太阳电池最大功率点跟踪控制。仿真与实测结果表明:算法能有效提高系统的响应速度、自适应能力。     

基于灰色预测扰动观察法的MPPT方法研究

为了提高光伏发电系统的输出效率,针对光伏发电现有扰动观察法的不足,提出了基于灰色预测扰动观察法的最大功率点跟踪方法。该控制方法根据负载功率的变化调节DC/DC电路的占空比来实现最大功率点跟踪,即通过建立GM(1,1)模型,对占空比步长数据序列的提取,预测系统未来发展趋势,确定相应的控制决策。在Simulink下进行了系统的建模与仿真,仿真结果表明该算法能快速准确地跟踪太阳能电池最大功率点,可以有效地提高光伏电池的输出效率。     

基于遗传算法的最大功率点跟踪

最大功率点对于提高光伏发电系统的整体效率具有重要作用,对优化算法在最大功率点跟踪中的应用进行了研究。基于光伏发电原理,通过Matlab和S函数建立了太阳能电池的仿真计算模型。针对传统最大功率点跟踪方法自动跟踪速度与跟踪精度难于兼顾的问题,应用遗传算法建立了最大功率点跟踪模型。仿真结果表明,当光照强度、电池温度变化时,模型能够快速、精确地跟踪最大功率点。通过与爬山法的对比研究,表明在相同跟踪时间限定下,遗传算法具有更高的跟踪精度,具有良好的综合性能。     

太阳能水体净化装置的最大功率点跟踪器设计

简要介绍了采用太阳能作为能源的水体净化装置和光伏电源系统的特性及最大功率点跟踪的基本原理.提出了一种采用干扰观测法配合Sepic拓扑的斩波电路实现太阳能电池最大功率点跟踪控制方法,即将太阳能电池和Sepic斩波电路作为一个整体,直接根据检测到的电池功率变化来控制Sepic电路的占空比来跟踪最大功率点,这些改进使得系统简化.     

光伏发电系统中改进型MPPT控制技术研究

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。对固定电压法、电导增量法以及所提的两者的结合方法分别进行仿真,结果表明,所提方法能够快速、准确地跟踪光伏阵列的最大功率点,减少了在最大功率点振荡的能量损失,提高了光伏发电系统的能量转换效率。     

小型风电系统变步长扰动MPPT控制仿真研究

最大功率跟踪(MPPT)策略是提高风电系统功率转换效率的重要方法.文中提出了变步长扰动MPPT策略,并在MATLAB仿真环境中,开发了带有此策略的小型风电系统仿真模型.该模型包括风力机模型、永磁发电机(PMSG)模型、DC/DC斩波器模型、负载功率采样模型和MPPT控制模型等.利用该模型进行计算机仿真,给出了一定风速下负载功率和发电机输出功率的仿真结果.结果表明:实现了变步长扰动MPPT策略控制的仿真,与传统固定步长MPPT策略相比,提高了最大功率跟踪的快速性和准确性,进而提高了风能转换效率.     

反馈线性化在液压型风力发电机组功率追踪中的应用

以液压型风力发电机组为研究对象,为使功率追踪的过程平稳,研究机组的最佳功率追踪控制方法.本文利用反馈线性化方法解决系统非线性问题,以液压系统压力为控制输出,设计最佳功率追踪控制器,并提出一种反馈线性化方法的工程应用解决方案,即结合传统PID控制解决反馈线性化工程应用中依赖模型参数精度的问题.依托30 k VA液压型风力发电机组半物理仿真实验台进行仿真和实验研究,验证了该方法的可行性,为机组进一步研究奠定理论与实验基础.     

基于单片机的太阳能充电系统设计

本文针对太阳能锂电池充电系统的设计为例,分析探讨了其通过校正太阳能板的角度以实现对太阳的位置自动跟踪的方法,同时也对最大输出功率点的追踪进行了研究。     

基于神经网络应用的光伏阵列最大功率点跟踪

针对光伏电池输出特性的非线性,提出了1种跟踪光伏阵列最大功率点的新方法,该方法应用反向传播（back propagation）和径向基（RBF）神经网络理论跟踪光伏阵列最大功率点,在变化的环境条件下,使用MATLAB软件对这2种神经网络进行仿真,训练及测试,仿真表明,RBF神经网络比BP神经网络更快捷、更准确地跟踪了光伏阵列的最大功率点。     

基于改进占空比扰动法的光伏系统的研究

最大功率跟踪技术是光伏发电系统的关键技术之一.通过对经典最大功率跟踪方法的分析,以及传统占空比扰动法的比较,采用一种改进的占空比扰动法,该方法能在线调整步长,解决传统方法出现的“误判”问题,并通过仿真实验验证该方法的有效性.     

Bond graph modelling of a photovoltaic system feeding an induction motor-pump

Water pumping using induction motors has become one of the most feasible photovoltaic (PV) applications. A bond graph model to enable testing the PV system performance by computer simulation was developed. The PV-powered water pumping system investigated in this paper consists mainly of a PV generator, DC–DC and DC–AC converters, and induction motor-pump. The DC–DC converter control strategy is based on pulse width modulation (PWM). However, the oriented field control is used for the induction machine control. Computer simulations were carried out for maximum power point tracking (MPPT).     

Bond graph modeling and optimization of photovoltaic pumping system: Simulation and experimental results

Bond graphs are a promising possibility for modeling complex physical systems. This paper explores its potential by undertaking the analysis, modeling and design of a water pumping photovoltaic system. The effectiveness of photovoltaic water pumping systems depends on the sufficiency between the generated energy and the volume of pumped water. Another point developed in this paper presents the optimization of a photovoltaic (PV) water pumping system using maximum power point tracking technique (MPPT). The optimization is based on the detection of the optimal power. This optimization technique is developed to optimize the usage of power. The presented MPPT technique is used in photovoltaic water pumping system in order to increasing its efficiency. A buck–boost chopper allows an adaptation interface between the panel and the battery checked by a tracking mechanism known as the MPPT (Maximum Power Point Tracking). A new algorithm is presented to control a maximum power point tracker MPPT through a bond graph. From the chemical reactions in the batteries to the control laws of the power electronics structures, a bond graph model is proposed for every single part of the system. The model is used in simulations and the results compared to actual measurements. The model is used in simulations and the results compared to actual measurements, showing an accuracy of nearly 99%.     

基于PI调节占空比的自适应MPPT方法

最大功率点跟踪(MPPT)技术是提高光伏发电效率的重要途径之一;扰动观测法是MPPT控制中最常用的方法,针对其无法兼顾跟踪速度与最大功率点跟踪过程的震荡问题,提出了一种基于PI调节占空比的自适应MPPT方法,该方法针对占空比采用基于PI调节的自适应策略;通过Simulink建模仿真,与其他方法进行对比分析,结果显示了该方法可显著地提高了最大功率点跟踪的速度与精度。     

Sliding Mode Control in Power Converters and Drives: A Review

Sliding mode control (SMC) has been studied since the 1950s and widely used in practical applications due to its insensitivity to matched disturbances. The aim of this paper is to present a review of SMC describing the key developments and examining the new trends and challenges for its application to power electronic systems. The fundamental theory of SMC is briefly reviewed and the key technical problems associated with the implementation of SMC to power converters and drives, such chattering phenomenon and variable switching frequency, are discussed and analyzed. The recent developments in SMC systems, future challenges and perspectives of SMC for power converters are discussed.      

Fuzzy wavelet network identification of optimum operating point of non-crystalline silicon solar cells

The emerging non-crystalline silicon (c-Si) solar cell technologies are starting to make significant inroads into solar cell markets. Most of the researchers have focused on c-Si solar cell in maximum power points tracking applications of photovoltaic (PV) systems. However, the characteristics of non-c-Si solar cell technologies at maximum power point (MPP) have different trends in current-voltage characteristics. For this reason, determining the optimum operating point is very important for different solar cell technologies to increase the efficiency of PV systems. In this paper, it has been shown that the use of fuzzy system coupled with a discrete wavelet network in Takagi-Sugeno type model structure is capable of identifying the MPP voltage of different non-c-Si solar cells with very high accuracy. The performance of the fuzzy-wavelet network (FWN) method has been compared with other ANN structures, such as radial basis function (RBF), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and three layered feed-forward neural network (TFFN). The simulation results show that the single FWN architecture has superior approximation accuracy over the other methods and a very good generalization capability for different operating conditions and different technologies.