基于DIgSILENT的光伏电池双二极管反向模型研究

为了研究光伏电池的反向特性,建立了双二极管等效电路应用于光伏电池反向电路模型中,采用牛顿-拉夫逊法求解模型,并应用DIgSILENT软件及其特有的DSL语言成功实现了建模和算法的仿真。先分析了光照强度、光伏电池反向模型等效电路中的串联电阻Rs及并联电阻Rsh、光伏电池反向曲线拟合常数a和n、光伏电池反向击穿电压对光伏电池反向电流的影响。研究结果表明,高温和高电压会使电池更易被击穿。在众多参数中,光伏电池反向特性对串联电阻Rs和曲线拟合常数a的变化最为敏感。最后,提出了一种对反向故障危险度判定的判据。研究结果可用于光伏热斑效应改善的研究和部分阴影下的光伏电池建模。     

基于Bezier函数的光伏电池建模

以单二极管电路模型为基础,推导了仅包含串、并联电阻和二极管品质因子的光伏电池三参数数学模型,并对其进行迭代法求解,利用求解结果对光伏电池输出I-U(电流-电压)曲线的关键点进行灰色关联度分析,确定了串、并联电阻和二极管品质因子是影响曲线特性的主要因素。在此基础上,提出了光伏电池的Bezier函数建模方法,该方法利用最大功率点代替难以获取的串、并联电阻和二极管品质因子等参数,结合开路电压和短路电流点,借助二阶Bezier函数对光伏电池的输出特性进行拟合。在标准测试条件下对2种不同光伏组件进行建模仿真,将仿真结果与实测结果进行对比,结果验证了所建模型的有效性。讨论了任意条件下Bezier函数在光伏电池输出特性曲线拟合中的应用,以为光伏电池的建模提供参考。     

光伏组件热斑电池片功率损耗的简化算法研究

热斑故障是光伏组件各类故障中最常见的一种。热斑电池发热越大,热斑故障越严重,对光伏系统的危害越大。针对常见晶硅光伏组件结构,剖析了光伏组件因热斑故障所引起的发热机理,结合单二极管等效电路模型提出一种简化的热斑电池片功率损耗计算方法;分析了光伏组件的不同工作状态,并结合组件的I-V曲线给出了各种工作状态下简化功率损耗算法中的关键参数确定方法。通过对光伏组件热斑电池片实验测试温度和热仿真温度对比,验证了所提简化功率损耗计算方法的准确性。     

光伏电池反向模型仿真分析及实验研究

以MATLAB软件为仿真平台,建立了光伏电池反向Bishop子电路模型,不同光照和不同温度下光伏电池电气特性的仿真和实验结果对比证明了该模型的有效性。分析了光伏组件模型各个参数对光伏电池电气特性的影响,对模型的参数提取和实际光伏阵列设计具有指导意义。大面积光伏阵列可能会出现热斑效应,利用光伏电池反向模型,分析了热斑效应形成原因、形成条件以及旁路二极管对热斑效应的进行了仿真分析,为并联旁路二极管拓扑结构的选择提供了依据。此外,仿真分析了实际商用光伏阵列在遮挡情况下所出现的多波峰特性,验证了旁路二极管对光伏阵列的保护效果。     

一种基于改进型樽海鞘群算法的光伏电池参数辨识方法

针对樽海鞘群算法(SSA)在光伏电池双二极管模型参数辨识时存在陷入局部最优,精度不高等问题,提出了一种基于改进型樽海鞘群算法的光伏电池参数辨识方法.在樽海鞘群算法的基础上加入精英反向学习与差分策略来辨识光伏电池双二极管模型的参数,将其与改进前的樽海鞘群算法进行仿真试验对比研究,结果表明改进后的算法能够提高光伏电池双二极管模型参数的辨识速度和精度,具有很好的实用性.     

光伏组件双二极管模型参数辨识混合方法研究

精确建立光伏组件的数学模型是进行光伏发电系统理论研究的基础.针对单二极管模型精度低、双二极管模型参数过多求解困难的问题,在不做任何近似处理的前提下,以双二极管模型为基础,提出基于自适应混沌粒子群算法的混合求解方法,兼顾了模型精度和算法复杂度.该方法仅利用标准条件下的短路电流、开路电压、最大功率点电压、最大功率点电流、电压温度系数和电流温度系数这6个参数便可求解出一般工况下模型的各个参量.对不同类型的光伏组件,在不同的运行条件下进行光伏特性仿真,验证了所提出方法的有效性和精确性.     

遮荫下光伏发电数学模型的对比研究

对比研究了光伏系统的两种局部遮荫发电模型,即幂律模型与四参数模型。结果首先发现,上述两种模型都和实验数据总体符合较好,但都有明显误差,原因在于,两种模型都是在简化下获得;其次,可以看出在低偏置电压下,两种模型都与实验数据符合较好,而在高偏置电压下,出现明显的误差,原因在于低偏置电压的时候,电池内部二极管未达到导通,流过二极管上的电流极小,可以忽略,电池可以看成是一个恒流源加上负载。随着偏压的增大,电池非线性效应显著增强,从而导致发电模型不适用;再次,注意到非均匀光照下,电池的工作状态受旁路二极管的影响不能由简单分析得到。旁路二极管是否处于阻断状态是一个渐变的过程,而不是简单的突变过程;最后,从理论与实验数据之间的均方根误差分析,可知四参数模型优于幂律模型,原因可能在于四参数模型考虑了光电流、反向饱和电流、理想因子、串联电阻的影响。     

局部阴影条件下光伏阵列旁路二极管和阻塞二极管的影响和作用

本文通过分析局部阴影条件下,光伏阵列旁路二极管和阻断二极管对其输出特性的不同影响,区别出旁路和阻断二极管减小功率失配损失的效果。采用适用于建立局部阴影条件下光伏阵列电路模型的Matlab自带solar cell双二极管电路模型,代替构建复杂的数学模型。仿真试验验证了光伏电池短路电流随辐照度线性变化,旁路二极管不同配置方式对应光伏阵列输出特性变化明显,光伏电池开路电压随辐照度非线性变化且变化范围更小,阻塞二极管配置前后对应输出特性变化小。     

数字式光伏模拟器的研究与设计

为在光伏实验系统中模拟光伏电池外特性,克服自然条件下多种环境因素的复合影响和功率器件性能差异对电池输出特性的影响,实现温度、光照强度改变等条件下光伏电池真实外特性的模拟。设计了一种基于三相AC-DC整流器结构的光伏模拟器,硬件部分基于三相电压型PWM整流器,软件部分基于单二极管光伏电池模型的模拟算法,详细推导了模型参数的计算方法;采用电压电流双环控制策略,保证输出电压的跟踪精度及响应速度,并加入负载电流前馈补偿控制,提升直流电压抗扰动性能。模拟器能够精确模拟光照、温度及阴影遮挡等条件下的光伏阵列外特性,电压控制偏差为±0.001 V,响应时间为20 ms。     

光伏电池建模分析及关键因素研究

在传统光伏电池数学模型的基础上,通过合理简化模型,建立了一个结构简单、准确度高的光伏电池模型。借助MATLAB/SIMULINK仿真平台进行建模仿真,模拟不同状态下光伏电池输出特性,通过仿真结果对比分析,验证了模型的工程实用性。对影响光伏电池模型特性的串并联电阻及二极管理想因子等关键因素进行详细对比分析,对光伏电池工程建模仿真有一定的指导意义。     

Single-diode Model Based Photovoltaic Module: Analysis and Comparison Approach

Abstract—This article presents a thorough comparative analysis study for various kinds of single-diode model based photovoltaic power source. The main target is to explore the effect of increasing the embedded degree of complexity of the single-diode model on the simulated behavior of a particular photovoltaic module by comparing the dynamic performance of such photovoltaic models with the experimental data from the manufacturer's data sheet under varying atmospheric conditions. The relative errors between each photovoltaic single-diode model output and the experimentally validated data are computed at three indicative points, namely open-circuit voltage, short-circuit current, and maximum power point. The result of this comparison leads to determining the best photovoltaic single diode module—the one that is more suitable than the others in the context of single diode model—to be applied in different power system applications irrespective of changing environmental conditions over different periods of the day. The comparison study in this article concludes by determining the relevant single-diode model at low, medium, and high temperatures and irradiance levels as well as at standard test conditions.     

光伏电池数学模型的labVIEW仿真分析

针对光伏电池数学模型需要知道一些特定参数,分析研究光伏电池有一定的困难,为此本文提出简化的工程用数学模型。使用LabVIEW搭建所建模型,并模拟光照强度和环境温度的变化对光伏电池输出特性的影响。仿真结果接近光伏组件实际工作特性,验证了建模的有效性。光照强度和温度对光伏电池输出特性影响的测试实验验证了所建模型的正确性,对于光伏阵列建模及光伏电池的研究有理论和实际意义。     

华中电网稳定计算用负荷模型参数仿真研究

负荷模型是影响电力系统仿真计算的重要因素。为探讨目前华中电网调度部门实际使用的负荷模型及其参数的准确性，指导科学建模工作，利用电力系统分析综合程序PSASP计算了华中电网各配电网的等值阻抗，仿真结果表明目前应用的等值负荷模型参数与实际情况有一定差距，配电网络结构、运行电压、等值阻抗处理方法等因素对负荷模型等值的准确性均有影响，利用仿真得到的负荷模型等值参数可减少电压稳定问题突出的电网所需要的稳定措施量。     

计及高渗透率光伏的配电网广义负荷一体化等值建模

计及光伏等新能源电源的配电网广义负荷模型,通常是在传统综合负荷模型的基础上并联新能源电源的等值模型,其结构庞大,模型阶数较高,使得参数难以辨识。提出一种计及光伏的配电网广义负荷一体化等值建模方法,其简化了模型结构,且无需依赖光伏发电系统的出力数据。基于光伏发电系统动态特性的理论和仿真分析,提出光伏发电系统的多项式等值模型;建立光伏发电系统和配电网静态负荷的一体化模型,扩展参数取值范围,并采用改进遗传算法对模型参数进行辨识。基于DIgSILENT-MATLAB联合仿真平台的仿真结果表明,所提一体化等值模型能够较为准确地描述计及光伏发电系统的配电网广义负荷的动态特性。     

光伏接入对电网的影响研究

为解决光伏系统接入导致电网的电压分布、网络损耗和短路电流发生改变等问题,需要对光伏系统的接入位置和接入容量进行合理规划。首先,基于WSCC3机9节点环形电网模型建立了仿真模型,并对仿真过程中部分参数进行了简化处理。其次,分别对单、多个光伏发电系统的接入位置、接入容量仿真分析,研究了光伏并网对电网电压的影响。随后,对光伏接入位置、接入容量对系统网损的影响进行了仿真分析。最后,研究了光伏接入对网络短路电流的影响。通过以上仿真分析研究,有助于指导光伏系统的接入位置及容量。     

典型并网光伏电站的等值建模研究及应用

在不同扰动情况下,光伏发电系统的暂态控制策略不同,即使对于同一故障扰动,由于光伏电站存在多种类型逆变器,其控制参数也不尽相同。为明确大规模光伏电站暂态特性,同时避免对每种逆变器都建立详细模型,需要建立扰动情况下的光伏电站等值模型。采用倍乘方法建立了光伏方阵群的等值模型以及光伏逆变器群的等值模型,通过采用青海省海西地区的并网光伏发电站的实测数据进行的仿真验证及误差分析,由仿真结果可知,所提出的光伏逆变器群的等值建模方法和数学模型是有效的。     

基于模型预测控制的分布式光伏集群协调优化控制

分布式光伏发电的高密度接入给配电网原有的经济、稳定运行带来了不小的挑战。为了减少分布式光伏发电接入配电网造成的网络损耗,提高光伏发电的经济性,首先分析和归纳了分布式光伏集群的概念和特点;然后针对配电网内的分布式电源、柔性负荷、无功功率调节设备等装置在时间尺度、控制功能方面的调节特性,提出了一种含分布式光伏集群的协调优化调度方法。该方法以模型预测控制为基础,动态滚动协调光伏集群未来一段时间内的有功出力和无功出力,起到减小网络损耗和优化系统电压的作用。采用PGE 69节点系统在MATLAB数学软件下进行建模仿真分析,结果证明了所提优化控制方法的可行性和有效性。     

SVPWM逆变技术在光伏发电系统中的应用

针对光伏发电系统中对光伏电池输出直流侧电压利用率低的问题,给出将电压空间矢量脉宽调制SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)的逆变技术应用于光伏发电系统中的方法,提高光伏发电系统的效率.在MATLAB仿真环境下,建立了光伏发电系统的动态仿真模型.仿真结果表明,SVPWM技术...     

光伏并网系统的MATLAB快速仿真模型研究

以光伏发电系统的数学模型为基础,给出了其基于MATLAB/Simulink的仿真模型。针对传统仿真方法快速性、鲁棒性较差的缺陷,分析了两种基于逆变器的等效简化模型—等效开关模型与平均模型,并从仿真速度、精度及鲁棒性等方面对上述模型进行对比。此外,针对大规模光伏发电系统接入电网的情况,提出一种可用于快速仿真的相量模型,有助于电力系统的快速潮流计算与暂态特性分析,其有效性通过仿真对比得到了验证。最后,对四种仿真模型进行综合对比,提出了各种仿真方法的适用场合。     

考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模

目前,电化学储能系统建模普遍采用基于电池单体的简单等效模型,成组和系统模型中较少考虑内部电池参数不一致性,低荷电状态(SOC)下仿真误差较大,并且随着储能系统的运行,差异越发明显,难以反映储能电池的实际运行状态.基于锂电池储能电站成组结构,研究影响简单等效模型电压误差的因素及电池单体与电池模块的电压特性关系,分析电池单体间电压差异来源,提出一种串电容等效模型,并以电池单体SOC和电池单体容量为主要差异参数进行电压修正,建立考虑电池串之间不均衡电流的并联模型.仿真结果表明,串电容等效模型相较简单等效模型能够有效提升低SOC状态下模型的精度,为多电池单体串并联组成的电池系统仿真模型提供技术支撑.