基于Sepic变换器的组件式MPPT技术

光伏组件失配情况下,一般采用组件式DC/DC功率变流器保证系统的功率输出最大。通过对比分析不同的功率变流器拓扑、控制的复杂性以及模块的工作效率,确定由Sepic变换器作为DC/DC功率变流器的结构,该结构开关器件少,驱动控制及调制方法都较简单,通过控制电压的升降变换保证组件的最大功率输出。针对DC/DC功率变流器的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制,提出了一种双闭环控制策略,使用电压外环、电流内环进行控制;基于系统的小信号模型分析,实现了控制参数的设计;最后通过仿真验证了双闭环控制的有效性。     

直流光伏变换器的研究与应用

针对直流配电系统消纳新能源发电模式下缺乏直流型变换器的现状,基于交错并联Boost拓扑结构,结合扰 动观察法最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT) 控制策略,采用电压电流双闭环的控制模式, 开发了直流型光伏DC/DC变换器.对直流型光伏DC/DC变换器的调试表明,该变换器可实现光伏发电的高效化最 大功率点跟踪,输出稳定的直流电压,长时间带载实验表明该变换器具有稳定且高效的运行特性.     

一种基于ON/OFF控制的太阳能电池MPPT控制器

在太阳能光伏发电系统中,为了降低系统造价并提高对太阳能的利用率,一般需要实现最大功率点跟踪.本文通过分析太阳能电池的功率-电流(P-I)特性曲线,提出了一种新的利用硬件电路来实现最大功率点跟踪的方法.与以往跟踪方法不同,该方法简单实用,仅需采样太阳能电池的输出电流和电压,通过比较其输出电流的变化率和输出功率的变化率,基于ON/OFF控制太阳能电池输出端电容的充放电,使其输出电流(或电压)达到最大功率点电流(或电压),实现了真正意义上的MPPT.以Buck DC/DC变换器为例,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

具有精确限压限流功能的光伏发电最大功率点跟踪变换器控制方法

光伏变换器通常采用两级变换器级联工作,一级实现光伏发电的最大功率跟踪,另一级实现输出的精确稳 压和限流,这将导致系统成本升高、可靠性降低、发电效率降低、光伏利用效率降低.针对光伏变换器提出一种具有 精确限压限流功能的光伏发电最大功率点跟踪变换器的控制策略,在一级DC/DC变换器功率电路的基础上,将电压 控制、电流控制和最大功率跟踪控制３种控制模式有机结合,实现在最大功率跟踪条件下输出的精确限压和限流.     

中压直挂光伏发电系统模块间电压–功率自主跟踪控制方法研究

中压直挂光伏发电系统不需要工频升压变压器和无功补偿装置,无夜间损耗,近年来受到广泛关注。大量光伏组串经隔离型直流变换器输出串联汇集,再通过模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)换流器并网送出功率,形成两级式中压直挂光伏发电拓扑。该拓扑运行效率高,但各光伏组串最大功率点追踪(maximum power point tracking,MPPT)控制较为困难。把隔离型直流变换器输入侧并联,并在光伏组串与隔离型直流变换器间插入MPPT变换器,有利于MPPT控制,但增加系统损耗。面向两级功率变换式中压直挂光伏发电系统,提出隔离变换器的模块间电压-功率自主跟踪控制方法,使变换器在实现各光伏组串最大功率点追踪控制的同时,不经过通信和闭环控制就可以实现各功率模块输出电压自动分配,从而可以减少功率变换层级,提高运行效率和鲁棒性。仿真分析和小功率实验结果验证所提模块间功率控制策略的有效性。     

光伏-蓄电池联合供电水泵系统用集成式单管DC/DC变换器

提出了一种用于光伏-蓄电池联合供电水泵系统的Buck+开关电感Buck-Boost集成式单管DC/DC变换器,分析了该变换器在不同工作模式下的输出电压调节能力;探讨了前级电路采用脉冲频率调制(pulse-frequency-modulation,PFM)控制且工作在恒压充电模式下时太阳能电池的稳定工作区;提出了基于PFM控制的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和蓄电池恒压充电双模式自由切换控制策略;给出了电感参数设计准则,以确保系统在整个光照、温度和负载变化范围内均正常工作;最后通过24 W样机进行了实验验证。研究结果表明,该集成式变换器具有结构简单、输出电压调节范围宽、效率和可靠性高等优点。     

具有优化步长的最速下降法MPPT控制

针对现有最大功率点跟踪(MPPT)方法的动态性能和稳态性能难以兼顾的难题,提出一种具有最优步长的最速下降MPPT算法,并使用上述算法对Boost DC/DC变换器进行相应控制,以达到对光伏电池输出功率进行有效调节的目的。对系统进行了Matlab/SIMULINK仿真,并在基于TM320F2812为核心控制芯片的硬件电路上进行实验。实验结果表明,该系统能较快地跟踪太阳能最大功率点,同时具有良好的稳态性能。     

高电压增益MPPT控制器的研究

最大功率跟踪(MPPT)控制器是两级式单相光伏并网逆变器的重要组成部分,通常由DC/DC拓扑构成,可实现光伏电池板的最大功率跟踪和升压功能。选取了一种新颖的高电压增益变换器作为MPPT控制器的DC/DC拓扑形式,引述了该拓扑的电路构成及其工作原理,给出了系统控制框图及基于数字控制的MPPT控制器设计过程,搭建了原理样机,并通过MPPT测试电路测试了该控制器的最大功率跟踪功能。实验结果表明,除了基本的升压功能外,该控制器即使在外界环境发生突变时,也能快速做出判断并准确跟踪到最大功率。     

一种带储能的光伏发电DC/DC变换器控制方法

针对具有储能的光伏发电DC/DC变换器系统,探讨了DC/DC变换器的控制,根据电池和负载的状态,合理地实现光伏发电功率的控制。针对光伏发电DC/DC的应用场合,分析了独立光伏发电系统的功率流动情况,并提出了限定功率点跟踪(LPPT)的控制方法,分析了LPPT在静态及动态条件下的工作过程。同时,将LPPT和最大功率点跟踪(MPPT)算法相结合,从而灵活控制光伏电池的输出功率,适用电池的储能状态,满足负载需求。控制方案在实验模型上进行了初步验证。     

碱金属热电转换器功率调节系统研究

针对碱金属热电转换器(AMTEC)的伏安特性,设计了DC/DC和DC/AC两级变换的功率调节系统.功率调节系统采用高频变压器隔离,避免了工频变压器产生的一系列问题.DC/DC变换器采用移相ZVS(零电压开关)PWM全桥变换和电压闭环控制,把AMTEC在较宽范围变动的输出电压变成稳定的直流电压.逆变器控制采用优化的特定消谐PWM技术,以滤波后总谐波含量(THD)为目标函数,计算预定开关角度.整个系统具有电压输入范围宽、转换效率高、输出波形THD低等优点.     

风光互补发电系统MPPT及其逆变电源控制的研究

为了实现风光互补发电系统的最大功率点跟踪(MPPT),根据风能与太阳能的特性,采用双输入DC/DC变换器作为前级电路,在扰动法的基础上提出自调整MPPT控制策略,有效改善了系统的跟踪速度,避免误操作,减小工作点的震荡,并提高了系统效率。针对逆变电源控制,把自动调节反馈系数的PID控制系统与重复控制系统相结合,不仅提出复合控制算法,使系统具有较好的动静态特性,且改善了逆变器输出波形的质量。     

基于输出参数的光伏电池最大功率点控制

最大功率点跟踪(MPPT)控制技术是光伏系统领域中在一定环境温度以及日照强度情况下太阳能电池阵列能够输出的最大功率.传统的控制方法是检测系统的输入电压和输入电流,计算其输入功率并使其达到最大.本文通过Buck变换器实现系统的最大功率点跟踪,其实现方法是检测系统的输出电压或者输出电流,通过软件的精确算法控制变换器的占空比,从而使得太阳能电池阵列的输出功率最大化.实验结果验证了该方案的可行性和正确性.     

负载适应型光伏模块集成式变换器设计

此处研究了负载适应型模块集成式变换器(MIC)的有限状态机及最大功率点跟踪(MPPT)算法。利用状态空间平均法求解变换器在输出电压控制模式下的传递函数并设计了控制器:分析了MIC在不同运行工况下控制变量的特征,并以此为依据设计了系统的有限状态机,实现了控制回路层面上状态快速切换;为有效解决光伏MPPT快速性与最大功率点稳态振荡的问题,光伏MPPT采用变步长电阻增量法。系统采用dsPIC33FJ06GS606数字信号控制器实现底层闭环控制的有限状态机与MPPT算法,并通过样机实验验证了系统设计的可行性。     

一种新颖的两级式光伏并网控制方法

光伏屋顶发电系统通常采用两级式Boost+逆变器的拓扑结构,为提高系统运行效率,提出了一种新型控制方法。实时判断光伏输出电压与电网瞬时电压绝对值大小的关系,当光伏输出电压高于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器停止工作;而当光伏输出电压低于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器执行直流母线稳压功能,后级逆变器控制实现最大功率点跟踪(MPPT)及单位功率因数逆变并网要求。通过仿真和实验验证了这种方法具有前级开关管动作次数少,能够有效地提高系统效率并同时确保系统并网电能质量等优点。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

扰动电压下光伏最大功率跟踪控制器的设计

分析了扰动电压输出条件下的光伏最大功率跟踪系统构成,使用基于变步长电压扰动法作为功率/电压寻优控制器。设计了一种光伏MPPT系统电压复合控制器,采用光伏输出电压预调节控制+电压环PI调节器的方法实现。通过对光伏输出电压控制器进行数学建模得到电压闭环传递函数,确定了最佳预调节系数及PI调节器参数以得到快速稳定的MPPT控制,仿真分析了控制器阶跃响应及波特图。仿真以及试验结果表明此电压复合控制器能够快速、稳定的实现光伏MPPT响应。     

突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法研究

作为光伏发电系统的重要组成,MPPT变换器能够实现光伏电池最大功率点跟踪(maximum power point tracing, MPPT)控制。但在环境通风不畅和冷却装置失效等突发性散热故障情况下,变换器极易发生过热停机保护,导致光伏电池无法输出功率,严重影响光伏发电的可靠性与经济性。为此,以一个300 W级MPPT变换器为对象,对其功率器件温升特性进行了试验分析。随后,结合传统MPPT算法和主动热管理策略,提出了一种突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法。通过对器件驱动信号占空比的动态限制和开关频率的分级调节,所提方法能够主动调整器件工作损耗,进而充分挖掘变换器输出功率。相关实验表明,所提方法可最大程度保留变换器散热故障时的光伏出力,并减少散热故障修复前的光伏发电经济损失。根据实验结果,构建了所提方法性能评价指标,并分析了方法性能的影响因素。     

Buck-LLC两级DC/DC变换器双环定频控制策略

Buck-LLC两级DC/DC变换器同时具有源级变换器(Buck变换器)宽电压调节范围和负载级变换器(LLC谐振变换器)软开关的优点。当LLC谐振变换器工作于谐振频率点时,LLC变换器效率的提升可补偿前级Buck变换器带来的效率下降,从而使变换器的总体效率得到提升。针对Buck-LLC两级DC/DC变换器,分析了Buck变换器和LLC变换器的工作原理,研究了Buck变换器电感电流和LLC变换器输出电压反馈的双环定频控制策略。最后,搭建了一台样机进行了实验验证。     

一种基于变换器拓扑的新型MPPT控制算法的研究

提出一种基于变换器拓扑（Boost/Buck）的最大功率点跟踪控制方法,该方法既能准确、稳定地跟踪到最大功率点,又只需对光伏输出电压这一个模拟量进行采样。同时,对所提出的该种方法进行了仿真建模分析,并比较了这几种MPPT算法下的跟踪效果。结果表明该方法具有更好的快速性、稳定性和经济性。     

光伏级联DC/DC变换器模式切换稳定性分析及降压运行策略

在光伏直流升压汇集系统中,光伏侧DC/DC变换器通过级联拓扑可实现光伏功率升压直流送出。当光伏输入侧功率差异较大时,级联变换器会在最大功率点跟踪模式和定电压模式间切换,模式切换控制会引起系统稳定性变化。文章以级联隔离升压全桥变换器为研究对象,建立变换器在电导增量法-最大功率点跟踪控制、定电压控制下的小信号输出阻抗模型和级联系统等效阻抗模型,根据阻抗稳定性判据评估控制模式切换下系统稳定性差异。当变换器由最大功率点跟踪模式切换为定电压模式时会降低系统稳定性能,且随着切换控制模式模块数量的增多稳定性显著减小。在此情况下,可采用母线电压降压运行的方案,尽可能使光伏侧DC/DC变换器工作在最大功率点跟踪模式,以维持系统的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建级联系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。