基于不完全微分的自适应步长扰动观察法MPPT 控制

在扰动步长判断条件中引入不完全微分,与微分结合,有效减小传统扰动观察法扰动步长判断函数中完全微分带来的高频(突变)干扰,基于不完全微分实现步长自适应调整,提出基于不完全微分的MPPT控制算法。在Matlab/Simulink环境下的仿真与实验平台上所得实验结果表明,所提出算法能在不影响光伏系统最大功率跟踪速度的前提下,有效减小最大功率点附近的功率振荡,提高MPPT控制的跟踪精度。     

基于IFOINC算法的光伏系统MPPT研究

针对光伏系统传统的最大功率点跟踪(MPPT)算法跟踪速度慢、易振荡、跟踪精度低等不足,提出一种改进的分数阶电导增量(IFOINC)算法,即将基于功率预测的变步长扰动观察(PO)算法和分数阶电导增量(FOINC)算法结合使用。IFOINC算法具体跟踪过程,先采用基于功率预测的变步长PO算法快速跟踪到MPP附近,再采用FOINC算法进一步搜索MPP从而完成整个跟踪过程。文章研究了光伏系统结构,光伏电池的等效模型,设计了IFOINC算法,建立了光伏系统MPPT仿真模型,在Matlab/Simulink下进行仿真。在光照均匀的条件下,改变其它环境条件,研究IFOINC算法的MPP跟踪效果与基于功率预测的变步长PO算法和FOINC算法之间的差异。研究结果表明,IFOINC算法的跟踪速度比FOINC算法提高了42.3%,IFOINC算法的跟踪精度比基于功率预测的变步长PO算法提高了3.9%,且消除了跟踪过程的振荡。     

基于β参数的光伏系统最大功率点跟踪算法研究

针对扰动观察法在最大功率点(maximum power point,MPP)附近存在振荡、跟踪步长与跟踪精度无法兼顾等问题,提出一种基于β参数的最大功率点跟踪算法,通过分析β-U曲线,在跟踪过程中分别采用变步长占空比扰动法和模糊控制法,进而提高系统跟踪速度和稳态精度。为了验证该方法的有效性,在Matlab平台对光伏系统最大功率点跟踪的稳态和动态性能进行仿真,并用"可编程直流电源"来近似模拟光伏系统进行实验研究,仿真和实验结果表明所提出的方法具有较高的稳定性能和良好的动态性能,能有效提高系统跟踪速度和控制精度,实现最大功率点跟踪。     

基于电导增量法与改进粒子群算法混合控制的最大功率点跟踪策略

利用传统电导增量法跟踪最大功率点时,若跟踪步长较大,则跟踪速度较快,但跟踪精度较差;反之,则跟踪精度较好,但跟踪速度较慢。当外界环境发生变化时,利用传统电导增量法得到的功率变化曲线振荡幅度较大,功率损失较多。改进粒子群算法能够对外界环境的突变迅速作出响应,利用该方法得到的功率变化曲线振荡幅度较小,但是很难精确地定位到最大功率点(MPP)。因此,文章提出一种混合控制的最大功率点跟踪(MPPT)策略,先利用改进粒子群算法快速跟踪到MPP附近,然后利用小步长电导增量法对MPP进行精细搜索。仿真结果表明,该跟踪策略在一定程度上能够增加跟踪系统的响应速度、跟踪精度,减小功率变化曲线的振荡幅度。     

复杂遮荫下基于改进GWO的光伏多峰MPPT控制

光伏阵列在复杂遮荫环境下的P-U曲线呈现多个峰值导致最大功率跟踪（MPPT）算法失效，为此提出双层控制模型，在上层模型中将Levy飞行和多项式变异策略嵌入灰狼算法，构建Levy-变异灰狼优化算法（LPGWO）搜索全局最大功率点；在下层模型中采用扰动观察法对最大功率点进行局部跟踪，进而有效降低复杂遮荫环境下的功率振荡。仿真结果表明，在多峰MPPT控制中，所提模型具有跟踪速度快、收敛精度高、整体功率振荡小等特点，能有效提升复杂遮荫环境下光伏阵列的最大功率跟踪效率和精度。     

光伏系统稳态无振荡扰动观察MPPT 研究

针对传统扰动观察法在光伏系统最大功率点跟踪时的不足,提出一种新型扰动观察法。该方法利用在最大功率点两侧,参考电压的前后压差符号发生变化的特性进行变步长控制。采用这种方法可消除定步长扰动观察法在最大功率点处产生的振荡,实现稳态功率无脉动,优化电能质量,方案简单易于实现。基于单级式光伏并网系统对该算法进行仿真研究和实验验证。实验结果表明,该方法具有较好的跟踪精度和响应速度。     

基于ALMBO算法的PEMFC分数阶时域子空间模型研究

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）发电过程复杂难以建模的问题,考虑PEMFC系统的分数阶特性,提出一种基于优化的分数阶时域子空间辨识方法,并建立PEMFC的分数阶状态空间模型。首先,将分数阶微分理论与子空间时域辨识方法相结合,采用Poisson滤波器对输入输出信号进行滤波处理,并引入权重矩阵提高辨识的精度;其次,对Poisson滤波器以及辨识的分数阶阶次寻优,提出一种变异反向学习的自适应帝王蝶优化算法（ALMBO）,在迁移算子中引入变异反向学习策略、并融入自适应权重来提高寻优的精度,防止陷入局部最优解。最后,通过仿真结果验证算法的有效性,所得的PEMFC辨识模型能准确描述PEMFC的动态过程。     

一种变步长阻抗匹配的光伏MPPT控制

针对光伏系统最大功率点跟踪难以同时获得响应速度和稳态跟踪精度的问题,提出了一种基于变步长阻抗匹配的光伏发电系统最大功率点跟踪技术。利用光伏系统拓扑结构的阻抗匹配原理实现光伏系统最大功率点跟踪,在此基础上,引进了变步长控制方法,改善了系统的动态响应速度和稳态跟踪精度。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于新型变步长电导增量法的最大功率点跟踪策略

针对传统电导增量法在跟踪精度和跟踪过程响应速度方面的不足,文章提出一种新型变步长电导增量法。该方法首先采用固定电压法将光伏阵列工作点快速调整到最大功率点附近,然后利用基于反余切函数控制的变系数跟踪技术,动态调节追踪过程中的步长,缩短最大功率点的跟踪时间。仿真结果表明,与传统电导增量法相比,新型变步长电导增量法在一定程度上可以增加光伏系统的跟踪精度、响应速度,并减小MPPT仿真曲线的稳态振荡幅度,提高光伏系统的能量转换效率。     

基于分数阶电路模型的电动汽车微电网分数阶控制调频策略

文章引入分数阶建模理论,对电动汽车充放电电路的电感电容进行了分数阶等效建模。为了在负荷扰动时提高充放电系统抗扰动性能,提升频率振荡的快速收敛特性和稳定性,在换流器的电流前馈解耦控制中引入分数阶PI控制策略,进行分数阶控制参数的优化,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了电动汽车充放电分数阶模型。通过算例验证表明,文章所提出的电动汽车分数阶控制模型,在实现微电网与电动汽车双向功率交互的同时,实现了对微电网频率的调节,提高了系统的鲁棒性;控制参数λ的调节,有助于提高系统频率振荡的收敛速度。     

光伏系统多峰最大功率点跟踪法研究

在Matlab/Simulink下对光伏阵列进行建模,验证其输出功率的多峰特性。改进模糊PID控制算法,实现扰动占空比步长自适应调节,减小振荡;且光照强度突变时,进一步调整扰动占空比,避免陷入局部极大值,找到全局最大功率,实现多峰最大功率点跟踪;结合免疫反馈机理,提高系统的响应速度和控制精度。仿真表明,当外界条件变化时,系统可有效跟踪光伏模块的全局最大功率,且响应速度快,鲁棒性强。     

基于模糊逻辑的直驱式海浪发电系统最大功率跟踪控制

针对传统扰动观察法在海浪发电系统应用中存在响应速度慢和最大功率点附近振荡等问题,提出基于模糊逻辑控制的最大功率跟踪控制算法,实现海浪发电系统最大功率跟踪。以永磁同步直线电机作为海浪发电机,建立发电机数学模型;在规则海浪激励下,建立发电系统动力学模型,分析发电机输出功率与发电系统阻尼之间的相关特性。在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,并与传统扰动观察法在海浪发电中的应用进行仿真对比分析。结果表明,所提出的基于模糊逻辑控制算法具有更好的响应速度和鲁棒性。     

基于改进PSO的复杂环境下光伏MPPT控制

复杂环境下,传统算法实现光伏系统的最大功率点跟踪(MPPT)失效;常规粒子群优化算法(PSO)实现的MPPT控制易给系统引入较大跟踪振荡。针对上述问题,提出一种基于改进PSO的MPPT控制方法,通过引入线性调整因子,自适应调整环境突变时最大功率点电压的搜寻范围。结果表明:与常规PSO算法相比,改进的PSO算法跟踪速度更快、动态响应振荡更小、能量转换率更高,可实时准确跟踪复杂环境下的最大功率点。     

锂电池分数阶建模及SOC估计策略北大核心CSCD

为了提高锂电池模型的精度,实现锂电池状态的精确估计,本工作在二阶RC等效电路的基础上建立了锂电池的二阶分数阶电气模型,并采用自适应遗传算法实现分数阶模型的参数辨识,加快了算法收敛速度,缩短了辨识时间,避免陷入局部最优解,提高了模型参数精度;在分数阶电气模型的基础上,采用了一种基于施密特正交变换思想的无迹粒子滤波的状态估计方法,与传统的无迹粒子滤波算法相比,在采样点选取过程中,采用一种标准采样与施密特正交变换相结合的办法,对对称采样的粒子进行筛选,减少了采样点的数量,提高了计算效率,并能有效避免由于系统的非线性引起的估算结果发散或单一使用粒子滤波而引起的粒子数短缺。仿真结果表明所建立的锂电池分数阶电气模型能更精确描述锂电池的充放电动态特性,所提出的状态估计策略精度相比于常规控制策略具有更高的精度,系统鲁棒性提高,可以在误差仅为1%的范围内估计锂电池的SOC,并提高了计算效率,易于算法的实时实现。     

基于导前微分控制的虚拟同步发电机功频特性控制策略

该文对可再生能源发电并网逆变器虚拟同步发电机（VSG）控制策略进行研究,针对传统VSG不能兼顾动态调节特性与稳态性能这一缺陷,提出一种改进的虚拟同步发电机控制策略。在传统同步发电机本体控制算法数学模型分析基础上,建立虚拟同步发电机有功功率对于频率波动的闭环传递函数,研究动态过渡过程中转动惯量与阻尼对有功功率响应的影响机理。在传统VSG功频控制器中引入导前微分控制环节与惯性校正环节,提出基于导前微分控制的改进虚拟同步发电机功频控制策略,建立有功功率对于频率波动的闭环传递函数,分析离网与并网状态下的功频特性。通过对导前微分环节控制参数的调节,抑制过渡过程中的功率振荡,实现VSG动态特性与稳态性能的解耦控制。     

基于步长优化的扰动观察法最大功率点跟踪算法研究

光伏阵列的功率输出极易受到光照强度、温度变化等环境因素的影响。为了保证光伏发电系统保持高效的输出,最大功率点跟踪技术就显得尤为重要。针对目前的最大功率点跟踪技术仍存在功率振荡、步长选择以及跟踪时间等问题,提出一种基于功率对电压的导数变化的变步长最大功率点跟踪算法。通过实时数字仿真器建立半实物125 kW“T”型三电平三相光伏发电系统,对比分析了改进型算法和传统两段步长算法的静态特性和动态特性,实验结果表明：所提出算法具有更好的有效性和实用性。     

基于功率二次微分的光伏系统改进MPPT算法研究

提出了一种基于功率二次微分的改进最大功率点跟踪（MPPT）算法（简称PQD-MPPT算法）。算法在系统启动时采用恒定占空比启动,并给出了恒定占空比的求解公式,提出了根据功率变化量来调整跟踪步长的方法,当功率变化较大时,采用自适应大步长以使系统快速跟踪到最大功率点附近,反之较小时,根据功率对占空比的二次微分值的正负进一步划分跟踪区域：即当功率二次微分值为正时,采用固定大步长以使系统快速跟踪到最大功率点附近;当功率二次微分值为负时,采用自适应小步长以使系统能够稳定工作在最大功率点处。实验结果表明,与现有变步长MPPT算法相比,该算法具有良好的跟踪性能     

基于步长优化的扰动观察法在最大功率点跟踪中的应用

光伏阵列的功率输出极易受到光照强度、温度变化等环境因素的影响。为了保证光伏发电系统保持高效的输出,最大功率点跟踪技术就显得尤为重要。针对目前的最大功率点跟踪技术仍存在功率振荡、步长选择以及跟踪时间等问题,提出一种基于功率对电压的导数变化的变步长最大功率点跟踪算法。通过实时数字仿真器建立半实物125 k W"T"型三电平三相光伏发电系统,对比分析了改进型算法和传统两段步长算法的静态特性和动态特性,实验结果表明:所提出算法具有更好的有效性和实用性。     

遮阴条件下光伏MPPT自适应粒子群算法优化

针对在局部阴影情况下光伏阵列的功率-电压（P-U）特性曲线呈多峰特性,粒子群算法应用于局部阴影下的最大功率点跟踪（MPPT）跟踪,存在搜索速度慢、精度低的缺点。提出自适应惯性权重粒子群优化（PSO）算法的最大功率点跟踪算法,自动更新惯性权重w和学习因子C₁、C₂,通过仿真实验,优化前的全局最大功率点（GMPP）跟踪时间是0.045 s,输出功率为468 W。优化后的自适应粒子群算法GMPP跟踪时间为0.020 s,输出功率稳定在为480 W,光伏阵列的输出功率跟踪误差小于30%。在所搭建辐照度突变模型仿真中,在4.022 s突变到300 W/m²时经过0.05 s又重新跟踪到了新的最大功率点稳定在0.075 MW。最后通过实验平台验证,优化后的自适应粒子群优化算法与传统的粒子群优化算法相比,追踪时间减少了55.5%,误差小于5%,验证了该算法可行性和实用性。     

基于改进灰狼优化算法的光伏阵列多峰MPPT研究

针对局部阴影条件下光伏阵列呈现出的非线性多峰值P-V输出特性，提出一种基于改进灰狼优化算法的最大功率点跟踪（MPPT）控制方法。该算法将传统灰狼优化算法中线性减小的收敛因子改进为按非线性规律变化，以改善算法的动态性能。结果表明：所提出的MPPT方法在局部阴影条件下能有效跟踪到光伏阵列的最大功率点，不仅具有较快的跟踪速度，且跟踪精度达到99.1%。