基于Simulink的两级式单相离网光伏发电系统的仿真研究

根据太阳电池等效电路及数学模型,基于Matlab软件下的Simulink模型库搭建了光伏组件的仿真模型,根据常规晶硅组件背面铭牌参数设置模型的基本参数,该模型可以输出不同辐照度和组件温度条件下光伏组件的I-V和P-V特性曲线,同时可以运用到光伏组串和光伏阵列等大功率级的模拟;其次,在Boost升压变换器基础上采用一种改进的扰动观察法来实现光伏阵列的MPPT;最后根据电压滞环跟踪式PWM技术实现了单相离网光伏发电系统的逆变仿真,仿真输出结果具有良好的稳定性,进一步验证了模型的准确性。     

基于扩展频域时域反射法的在线光伏阵列故障检测信号特性研究

基于扩展频域时域反射法（Spread Spectral Time Domain Reflectometry, SSTDR）的光伏阵列故障诊断方法存在检测盲区和衰减特性,有必要研究检测信号的性质以提高故障检测性能。首先,对检测信号在光伏阵列中的传输行为进行研究,探究不同信号参数对检测范围和精度的影响;其次,根据光伏电池的动态模型和排布规律,搭建光伏阵列故障检测仿真平台,通过断路故障仿真实验对结果进行验证,结果表明,改善信号能有效增强相关峰辨识能力,使光伏组件检测数量增加4块;最后,综合考虑检测盲区和衰减特性对检测性能的影响,提出基于SSTDR的光伏阵列故障检测信号选择策略,用以确定测距范围和最优信号参数。     

基于数据表的光伏组件参数估算方法

介绍了一种利用单二极管5个参数的光伏组件模型估算光伏组件参数的方法,该方法不需要其他额外数据,仅利用光伏组件铭牌中的参数就可以计算光伏组件的相关参数。首先把标准测试条件(STC)下的光伏组件电气方程中的5个参数等量代换为2个参数,然后通过构建最小二乘目标函数法在特定范围内进行扫描优化确定2个参数的值,最后利用STC条件下的单二极管5参数电气模型确定其他参数;同时也构建了NOCT条件下组件的全参数模型。该方法易于实施且能够避免收敛问题,从光伏组件的分析结果来看,该方法能够精确估算组件的参数。     

基于详细工程模型的光伏发电系统失配效应研究

针对已有的光伏发电系统建模方法在系统失配效应方面所存在局限性,以传统光伏组件工程模型为基础,考虑实际阵列中单一组件的特有参数、组件间电压和电流约束条件以及光伏发电系统并网用变换器的电气特性,建立适用于全方面分析系统失配效应的光伏发电系统详细工程仿真模型。在Matlab/Simulink中建立光伏发电系统仿真模型,对系统的失配效应进行全面仿真和分析,以充分反映实际系统的失配效应,为最大程度地减小光伏电站失配损失及提高系统运行效率奠定理论基础。     

一种可提升光伏系统在局部阴影时发电效率的阵列连接策略

为提升光伏系统在局部阴影时发电效率,给出一种光伏组件串联DC/DC变换器作为基本单元进行串并联形成新的光伏阵列形式——分布式直流变换器光伏阵列。将DC/DC选为Buck变换器,通过每一块光伏组件所串联的Buck变换器来跟踪该光伏组件的最大功率,从而实现所有组件在辐照不均匀以及制造差别等因素造成的输出特性不一致时仍能最大功率跟踪,在避免复杂的最大功率跟踪算法的同时显著提升系统发电效率。先对该连接方式进行理论分析,证明这种方法的可行性,然后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,对传统光伏阵列与新的阵列进行对比,结果上课验证所提出的新阵列连接方式能显著提升发电效率。最后,通过实验进一步验证新阵列连接方式的有效性。     

一种新型光伏阵列多传感器故障检测定位方法

多传感器法用于光伏阵列故障检测中,有利于降低光伏电站成本,提高工作效率。针对大规模光伏阵列,提出了一种全局分块逐步逼近法来实现光伏组件故障检测和定位。对M×N光伏阵列模块化处理分成B×C区域,并进行编号;在对光伏阵列模块化处理的基础上,统计分析各阵列块的电压数据,求出每块平均值,并与区域内各数据进行相对误差(故障权因子)计算,通过评价电压波动来判断光伏组件是否存在故障。基于Matlab实现了全局分块逐步逼近的算法,对100×100的大矩阵进行仿真实验,仿真结果表明,故障准确率随着故障权因子的增大而减小,同时也会随着区域维度的增加而降低。     

局部阴影下光伏组件的Matlab/Simulink仿真模拟与特性分析

针对局部阴影遮挡条件对光伏组件输出特性的影响进行仿真分析。建立改进的双二极管太阳电池数学模型,模型中二极管D2的反向饱和电流I02采用电池材料自身性能参数进行计算,模型除二极管的理想因子n1、n2是经验值,无需估计任何值。仿真模型以建立的双二极管太阳电池数学模型为基础,通过Matlab/Simulink对双二极管太阳电池进行建模。以双二极管太阳电池模型为基础,建立适用于局部阴影下光伏组件的电气模型,从而避免构建光伏组件过程中繁杂的数学建模工作。利用该模型对不同局部阴影条件下的太阳电池和光伏组件进行仿真模拟,并对仿真数据进行对比分析。分析结果表明,局部阴影的数量和分布均匀性不同,对光伏组件输出特性的影响也有所不同。     

非均匀辐照下TCT结构光伏阵列输出特性研究

网络状连接方式(Total-Cross-Tied,TCT)结构光伏阵列在组件表面辐照度轻度不均匀情况下输出稳定性最优,其阵列输出特性具有重要的研究意义。文章以一种基于Matlab/Simulink中S-Function Builder模块建立的光伏组件仿真模型为基础,从组件电流电压变化的角度分析了TCT结构光伏阵列在非均匀辐照下的输出特性曲线,结果表明:TCT结构光伏阵列在不同失配条件下具有不同输出特点,为以后电站的建设规划与运营维护提供了参考依据。     

光伏系统直流串联故障电弧检测方法

故障电弧是光伏系统电气火灾事故的常见原因,研究可靠的光伏系统直流故障电弧检测方法对保障系统运行和人身安全有重要意义。首先搭建了光伏系统直流故障电弧实验平台,采集了故障电弧典型电信号;接着对其进行了稳定性分析、时变性分析、相关性分析和随机性分析,并以特征显著、计算量小、抗干扰强为比选条件,选取欧拉特征作为故障电弧检测的最优特征;然后构建了故障电弧检测算法,算法以多阈值判断体系为核心发掘故障电弧差异于系统暂态过程的特征模式;最后,将算法硬件实现后在系统中再进行实验测试。结果表明,所提出的算法对不同光伏系统工作点和电弧产生方式条件下的故障电弧均可在0.5 s内实现正确检测。     

基于S-Function Builder的光伏阵列仿真模型

基于MATLAB/Simulink中的S-Function Builder模块,所建立的光伏组件仿真模型利用C语言将简化的光伏组件数学模型编程,再与其他Simulink模块连接成电路以仿真电路性能。该仿真模型输出结果与户外实测光伏组件电流电压特性曲线比较结果显示出了良好的一致性,最大功率点处误差最大约为1.8%,可满足科研精度的要求。特别是该光伏组件仿真模型还可在Simulink中串联为光伏阵列,并对局部阴影下光伏阵列输出特性进行较好的仿真。