基于动态环境变量的太阳电池模型研究

为研究动态环境变量与太阳电池输出特性的关系,在分析太阳电池工程数学模型的基础上,根据MPPT算法和电池外特性,提出2种新的电池模型表征思路。建立动态环境变量与开路电压U_(oc)、短路电流I_(sc)、最大功率点电压U_m、最大功率点电流I_m和最大功率点功率P_m这5个太阳电池输出特性参数之间的联系,并在Matlab/Simulink平台上搭建对应的仿真模型。同时,通过温度变化对太阳电池输出特性影响的试验,说明模型的有效性。试验结果表明基于MPPT算法的太阳电池模型相较于基于外特性的仿真模型计算结果误差率更低,但计算过程更复杂。     

局部阴影条件下基于改进电导增量法的光伏系统最大功率跟踪方法

在局部阴影的情况下,由于串联式光伏组件的输出特性不同而产生多个极值点,使得传统的最大功率追踪（maximum power point tracking, MPPT）方法陷入局部极值点而失效。文中提出一种针对两级并网光伏系统的改进电导增量法以适应光伏阵列在局部阴影下的多峰值最大功率跟踪,通过分析最大功率点电压的变化范围,设定最大功率电压搜索范围以提高搜索效率,并通过DC/DC Boost变换器占空比实现输入电压控制,保证算法不陷入局部极值点。最后利用仿真实验验证了该算法在有、无阴影情况下均能准确地跟踪光伏方阵最大功率,有效提高了光伏阵列输出效率。     

基于改进型细菌觅食算法的MPPT

太阳电池的输出特性不仅与负载有关,而且还受外部环境的影响,为了提高光电转换效率,采用最大功率点跟踪策略成为必要。结合细菌种群的觅食特性,提出一种在波动日照情况下具有较好动态响应的最大功率点跟踪策略。通过对传统细菌觅食算法中趋化操作和迁徙操作的优化,提出随细菌适应度值的大小不断变化的游动步长以及迁徙概率的计算模型。根据光伏组件输出特性和最大功率点跟踪机理分别确立细菌的适应度函数、细菌个体的初始位置。仿真结果表明:光伏阵列受到静态阴影遮挡时,对比传统的细菌觅食算法,提出的方法可将系统的响应时间缩短到0.18 s,输出功率误差仅为0.8%。当受到动态阴影遮挡时,响应时间达到了0.2 s。     

局部阴影条件下光伏组件性能实验研究

局部阴影遮挡严重影响光伏组件的输出特性,通过光伏组件的变比例遮挡以及特定比例下变化遮挡部位的方式对上述问题开展实验研究。研究表明:光伏组件受到阴影遮挡的比例越大,输出特性越差,10%为遮挡比例的转折点,超过之后特性曲线下降斜率陡增,当组件被遮挡20%以上时,最大输出功率Pm接近于零,特性曲线已不完整。分析10%遮挡面积下不同遮挡方式对输出特性和发电量的影响,光伏组件的Pm随单体电池被遮挡比例的增加而减小,给出不同遮挡方式下组件的功率损失。     

光伏系统多峰值MPPT控制方法研究

实际光伏系统在被部分遮挡的情况下,带有旁路二极管的串联光伏组件呈现出多峰值的输出特性。为得到全局最大功率点,需要对其进行多峰值最大功率点跟踪（MPPT）。在单峰值MPPT控制算法的基础上,提出新的多峰值MPPT控制方法,能够通过4步,实现对最大功率点的有效跟踪。该算法的关键在于确定输出特性的谷值,以便进行定界和多区域搜索。最后通过仿真实例验证该算法的有效性。     

非均匀光照下染料敏化太阳电池组件的输出特性与功率损失

通过分析偏压条件下染料敏化太阳电池的电流电压特性,给出遮挡情况下染料敏化太阳电池组件的电学模型。模拟分析部分遮挡情况下,染料敏化太阳电池组件的输出特性和功率损失,以及反向导通时染料敏化太阳电池的负载特性。结果表明:部分遮挡情况下并联组件中被遮挡电池处于正偏压下,由于难以被击穿,能耗极小。串联组件中被遮挡电池易工作在负偏压区域而成为耗能负载,但作为负载的功率较低。     

一种阴影情况下光伏组件输出特性的计算方法

提出了一种计算阴影遮挡情况下组件输出特性的方法。该方法首先根据流经组件的电流对被遮挡电池及其所在电池串的输出特性进行分析,在此基础上对旁路二极管的伏安特性进行理论分析,进而判定旁路二极管导通状态,从而计算出光伏组件在阴影遮挡情况下的多峰特性。经试验验证,此种方法可精确地模拟复杂遮挡情况下光伏组件的输出特性,对于各种阴影遮挡情况下的峰值点的最大误差在3%以内。该方法较传统的失配情况下基于一个电池单元并联一个保护旁路二极管的计算方法更符合实际,具有较强的实用价值。     

基于等功率曲线法的多峰值MPPT算法研究

为实现光伏阵列最大功率跟踪控制技术的优化,首先对不同温度、光照、遮挡模式下的光伏阵列进行建模分析,由输出特性曲线,深入分析遮挡模式对全局最大功率点的影响。提出一种基于等功率曲线法的最大功率跟踪方法,定性解决了陷入局部极值而使得跟踪失败的问题,可提高光伏阵列的输出功率,为多峰值下最大功率点跟踪技术的研究提供了一种新思路。     

局部阴影情况下一种基于改进BFOA的光伏阵列GMPPT策略研究

局部阴影情况下光伏阵列输出特性的P-U曲线呈多峰形,I-U曲线呈多膝形。利用传统跟踪方法跟踪全局最大功率点时会陷入局部峰值点。文章针对细菌觅食算法(BFOA)在全局范围内收敛速度较慢的不足,提出一种改进BFOA。该改进算法首先在阴影遮挡发生时判断阴影情况,然后设法缩减电压跟踪范围,并在重新确定的电压范围内跟踪全局的最大功率点。文章在Matlab/Simulink环境中搭建光伏阵列,并将改进BFOA的模拟结果与传统扰动观察法、常规BFOA的模拟结果进行对比。研究结果表明:改进BFOA能够在局部阴影条件下成功地跟踪到全局最大功率点,且跟踪过程的动态响应时间明显缩短。     

复杂光照条件下串联光伏阵列特性研究及最大功率跟踪

分析复杂光照条件下旁路二极管的接入对串联光伏阵列输出特性的影响,根据单个光伏模块的数学模型,导出复杂光照条件下串联光伏阵列的数学模型;通过对各种光照条件下串联光伏阵列输出特性的分析研究,总结U-I曲线中呈现恒流源特性的电压区间与不同光照之间存在的关系,提出一种在复杂光照条件下快速追踪串联光伏阵列最大功率点(maximum power point,MPP)的算法,算法能够在复杂光照导致的多个MPP中确定全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)。仿真表明,提出的算法能够识别阵列是否处于复杂光照情况下并快速追踪到GMPP。     

AMPSO闭环控制及在光伏多峰MPPT中的应用

针对光伏阵列的输出特性具有非线性、时变性和多峰性等特点,提出一种基于自适应变异的粒子群优化(AMPSO)闭环控制方法,并将其应用于光伏阵列多峰情况下的最大功率点跟踪。该方法的优点为:采用AMPSO算法来预测最大功率点电压,可克服粒子群算法(PSO)存在的早熟收敛问题;采用电压闭环控制来跟踪最大功率点电压,可实现阵列输出电压的准确控制。仿真和实验结果表明该方法可快速跟踪外部环境变化,准确搜索到最大功率点,有效提高光伏系统的效率。     

局部阴影下光伏组件建模及输出特性研究

分析光伏组件的数学模型,针对遮挡情况的复杂性,提出一种可模拟大部分遮挡情况下光伏组件输出特性的方法,与传统建模方法相比,该模型可对光照强度、温度、遮挡面积等参数进行调节,能较为准确地反映不同光照、温度以及阴影条件下的光伏组件的输出特性,并分析不同旁路二极管结构的组件在遮挡情况下的功率损失问题。仿真和实验结果表明:在局部阴影条件下,非交错组件中6个旁路二极管的组件可最有效地输出功率,其研究结果可为光伏系统设计提供一定的参考。     

局部阴影遮挡下大尺寸光伏组件的输出特性研究

以太阳电池尺寸为210 mm×105 mm、电路结构为并串结构的大尺寸光伏组件为例，首先分析单片太阳电池不同阴影遮挡比例时的情况，然后分析光伏组件6种不同阴影遮挡比例和18种典型阴影遮挡位置和形状对大尺寸光伏组件输出特性的影响。结果表明：随着单片太阳电池阴影遮挡比例不断增大，二极管始终未导通，但光伏组件的最大功率逐渐降低，最后降至初始功率的2/3；阴影遮挡比例对采用并串电路结构的大尺寸光伏组件的I-V特性的影响是非线性的。对于整块光伏组件而言，阴影遮挡比例越大，光伏组件的最大功率越小；在同一阴影遮挡比例下，集中阴影遮挡对光伏组件最大功率损失的影响更大。     

光伏系统区段划分变步长MPPT算法设计

以60 k W光伏系统为对象,采用功率电压双闭环控制结构设计MPPT算法。首先,研究了不同光照强度和光伏电池温度情况下,光伏系统输出功率、输出电压、输出电流等参数之间的变化关系。其次,根据输出功率与输出电压的关系,将光伏系统输出功率变化区间划分为线性区、最大功率区和快衰区3个区段,依据各区段的特性分别设置了选定输出电压调整步长的原则,进而形成区段划分变步长MPPT算法。最后,设定了多级跃变、云朵飘过、一个白昼等光照强度变化工况,以验证上述算法的有效性,结果表明,该算法能够快速准确追踪最大功率点。     

局部阴影下光伏阵列建模及多峰值MPPT控制

针对实际应用中光伏阵列易受部分遮挡的情况,结合太阳电池的工程模型,推导出适用于复杂环境下的通用光伏阵列模型。考虑阴影条件下光伏阵列呈现多峰值输出特性,传统的最大功率点跟踪算法可能失效,提出了基于混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)的最大功率点跟踪算法。经仿真实验验证,该算法在静、动态阴影条件下均能快速准确跟踪全局最大功率点,可有效提高光伏阵列的输出功率。     

基于光伏阵列建模的阴影多峰值电压估算

局部阴影条件下,由于旁路二极管和阻塞二极管的作用,光伏阵列的功率-电压输出特性存在多个局部峰值和一个最大功率点,增加了阵列建模和最大功率点跟踪的复杂性。为了提高光伏系统的工作效率,对阴影条件下阵列建模,分析多峰值的分布规律具有重要意义。该文建立了阴影条件下光伏阵列的通用模型,并据此提出了一种基于模型的阴影多峰值电压估算方法。在不同阴影条件下,将估算的峰值电压与实际峰值电压比对,证明了所提方法的可行性,且具有较高的精度。     

基于抛物线极值求解的太阳电池最大功率点计算与跟踪方法

针对任意光强和环温条件,分析等效电路模型参数对光伏输出特性的影响规律,在证明包含最大功率点部分曲线的输出特性符合抛物线特征的基础上,通过确定抛物线区间内的功率参考点,获得一种基于极值求解的最大功率点计算与跟踪方法。并通过搭建实验系统,针对不同类型太阳电池进行实验验证和误差分析。结果表明,在不同的环境条件下,该方法能快速准确地计算和跟踪最大功率点,具有良好的工程应用前景。     

基于模糊控制的太阳电池最大功率点跟踪算法研究

通过分析太阳电池的输出特性及最大功率点跟踪(MPPT)的基本原理,在电导增量法的基础上,采用模糊控制确定跟踪步长的大小和方向。在Matlab仿真环境下,建立模糊控制器和降压式(Buck)变换电路,在标准测试条件、光照强度和温度变化的情况下分别使用模糊控制法、扰动观察法和电导增量法进行最大功率点跟踪,仿真结果表明模糊控制法比扰动观察法和电导增量法在寻找最大功率点的速度和跟踪过程的稳定性上都要优越。     

月球尘埃对太阳电池主要参数影响研究

月尘是影响月球探测任务及月基太阳能电站(LSP)太阳电池阵列的性能和寿命的因素之一。为预估太阳电池的性能衰减,通过月尘对太阳光遮挡情况的分析,预计出太阳电池主要参数,例如短路电流、开路电压和最大输出功率的理论变化关系。通过模拟实验获得太阳电池主要参数与月尘沉积质量的试验变化关系,并对相关研究进行分析和讨论。结果表明太阳电池性能预估变化趋势与实验结果一致。     

基于电流保护约束的逆变型分布式电源最大接入容量与接入位置选择

摘要： 逆变型分布式电源接入配电网后,传统配电网采用的三段式电流保护可能会发生不正确动作。为了解决这一问题,提出了基于电流保护约束的逆变型分布式电源最大接入容量和接入位置选择的确定方法。当配电网发生故障时,根据零电压穿越控制的逆变型分布式电源的故障输出特性,分析逆变型分布式电源并网点电压及输出的故障电流随逆变型分布式电源输出功率和接入位置变化而变化的规律。发现逆变型分布式电源的并网点电压及电流随逆变型分布式电源输出功率的增大呈非线性变化、随接入位置远离系统电源而逐渐减小的特征。根据该变化特征,以传统配电网电流保护在不改变原有整定值的情况下能正确动作为条件,确定了逆变型分布式电源的接入容量及接入位置。仿真验证了该方法的有效性。