光伏发电系统MPPT控制方法的研究及改进

最大功率跟踪（MPPT）技术是光伏系统中经常使用的跟踪技术,但在使用中存在一定的缺陷和不足之处,如跟踪速度慢和振荡。鉴于这些问题,在此提出了一种结合型的MPPT控制方法,该方法在分析了扰动观察法的优势和不足以及概述了滞环比较法原理的基础上,将扰动观察法的跟踪优势与滞环比较法的滞环原理相结合,实现了系统控制方法的优化。并通过与传统的控制方法的仿真图进行对比,通过对比得出该改进方法能快速跟踪到最大功率点及有效减小振荡,验证了该方法的正确性和有效性。     

独立光伏系统最大功率跟踪控制器的实现

介绍了在小型独立光伏系统中一种最大功率跟踪器的实现。控制器的主电路采用了降压斩波电路,结构简单,硬件实现方便。控制部分在经典干扰观测方法的基础上对控制方法进行改进,采用变步长跟踪,克服了跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾。采用超级电容器作为储能装置,从根本上解决了蓄电池储能的二次污染严重、寿命短、工作温度范围窄等问题。应用MATLAB仿真软件搭建光伏电池模块,并根据改进的干扰观测法建立最大功率跟踪控制器,对超级电容器进行充电。仿真结果表明此控制器跟踪快速有效。     

光伏系统最大功率点跟踪控制算法

最大功率点跟踪技术(MPPT)在太阳能光伏发电系统中占有重要地位.针对现有MPPT方法动态性能和稳态性能难以兼顾的不足,提出了一种具有良好动态性能和稳态性能的MPPT方法,该方法通过Boost电路的开路电压的测量及最大功率点电压的非线性计算对最大功率点进行跟踪控制.仿真结果表明,该方法快速跟踪到最大功率点,消弱了最大功...     

蚁群算法优化RBF神经网络的光伏发电MPPT

针对如何提高光伏电池最大功率点预测跟踪精度的问题,讨论了光伏电池非线性输出特性。在此基础上,建立基于RBF神经网络的光伏电池最大功率点预测跟踪模型,以光照强度和温度为模型的输入,光伏电池的最大功率点电压为模型输出,并将RBF神经网络的中心参数采用蚁群算法进行优化,从而实现最大功率点预测跟踪。仿真结果表明,该方法比传统的RBF神经网络方法具有更高的预测精度,能更好地预测跟踪光伏电池的最大功率点。     

部分遮挡条件下光伏阵列最大功率点跟踪方法

针对光伏阵列在部分阴影遮挡条件下具有多个局域最大功率点的最大功率点跟踪问题,在详细分析光伏阵列I-V特性的基础上,提出一种新颖的全局最大功率点跟踪方法。该方法根据光伏阵列最大功率点附近电压随电流的增加迅速下降的特点,先以大步长扫描方法锁定到各局域峰点附近,然后再采用PO法以小步长跟踪该峰点,最后通过比较搜索到的各个局域峰点的功率来确定全局最大功率点。仿真和实验结果表明所提方法能够准确而迅速地跟踪到全局最大功率点,有效提高光伏阵列在部分阴影遮挡条件下的并网发电输出效率。     

Boost电路在光伏发电系统中的应用

由双级式光伏发电系统的应用要求选择Boost电路作为系统的DC-DC变换器,在分析了Boost电路工作原理的基础上,详细介绍了Boost电路关键参数的计算在光伏系统中的作用及MPPT控制策略,最后给出了实际光伏发电系统中前端Boost电路的MPPT控制实验波形。     

一种优化的光伏全局最大功率点追踪方法

当前的光伏最大功率点追踪技术存在以下不足：在局部阴影工况下,易陷入局部功率峰值;在负载波动时,系统容易出现振荡甚至失稳。针对上述问题,提出一种自适应的光伏全局最大功率点追踪设计方案。该方案将光伏输出端电压-功率扫描电路与Zeta斩波电路有机结合,通过单开关管的简单电路拓扑,既可实现光伏输出端电压?功率特性快速扫描,定位全局最大功率点位置,又能根据后级电路需要,实现升降压斩波直流调节。在光照等输入或负载发生突变后,所述系统均能进行开关管占空比自适应调整,确保稳定工作在全局最大功率点附近,避免出现大幅振荡与失稳。经过PSCAD-EMTCD仿真与样机实验验证,结果表明该方案能在包括局部阴影等各种复杂工况下自适应地快速追踪与锁定当前光伏全局最大功率点。     

局部阴影条件下光伏阵列最大功率点跟踪方法对比研究

近年来涌现了许多针对局部阴影条件的光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)方法,这些方法的跟踪性能表现不一,目前也缺乏统一的评价标准。基于对大量文献的阅读与总结,选取了五种较为典型的多峰MPPT方法,对其在大量典型局部阴影案例下的跟踪性能进行Matlab仿真分析,并总结对比了各类MPPT算法的静态跟踪性能、动态跟踪性能以及MPPT效率。本文有助于光伏工程设计与装置研发人员快速了解并掌握当前最新的MPPT方法及其性能,为实际应用中MPPT方法的选取以及提高发电效率提供借鉴。     

Study on maximum power point tracking of photovoltaic array in irregular shadow

Traditional maximum power point tracking (MPPT) methods can hardly find global maximum power point (MPP) because output characteristics curve of photovoltaic (PV) array may have multi local maximum power points in irregular shadow, and thus easily fall into the local maximum power point. To address this drawback, Considering that sliding mode variable structure (SMVS) control strategy have such advantages as simple structure, fast response and strong robustness, and P&O method have the advantages of simple principle and convenient implementation, so a new algorithm combining SMVS control method and P&O method is proposed, besides, PI controller is applied to reduce system chattering caused by switching sliding surface. It is applied to MPPT control of PV array in irregular shadow to solve the problem of multi-peak optimization in partial shadow. In order to verity the rationality of the proposed algorithm, the experimental circuit is built, which achieves MPPT control by means of the proposed algorithm and P&O method. The experimental results show that compared with the traditional P&O algorithm, the proposed algorithm can fast track the global MPP, tracking speed increases by 60% and the relative error decreased by 20%. Moreover, the system becomes more stable near the MPP, the fluctuations of output power is greatly reduced, and thus make full use of solar energy.     

光伏系统最大功率点追踪方法的改进

针对传统的最大功率点跟踪(MPPT)法、恒定电压法不能准确地跟踪最大功率点和登山法跟踪速度慢、误判断和输出电压不稳定等缺点,提出了定步长与变步长相结合的三点最小二乘MPPT方法.建立了光伏发电系统的数学模型,并进行了系统设计和实验,在不同的起始电压和初始步长的情况下,追踪光伏发电系统的最大输出功率.仿真结果证明,三点最小二乘MPPT能够准确追踪光伏发电系统的最大功率点,但跟踪速度受初始条件的影响.以TMS320F2812为控制芯片对光伏系统MPPT电路进行系统设计并进行试验,结果表明该系统输出电压稳定,与无MPPT相比,输出功率明显提高,系统效率提高约15%.     

A battery charger with maximum power point tracking function for low‐power photovoltaic system applications

A battery charger with MPPT function for low‐power PV system applications is presented in this study. For effective miniaturization, the battery charger is designed with high‐frequency operation. Some current‐sensing techniques are studied, and their MPPT implementation is compared. A battery charging method is also designed to prolong battery lifetime without the use of battery current sensors. The operation principles and design considerations of the proposed PV charger are analyzed and discussed in detail. A laboratory prototype is implemented and tested to verify the feasibility of the proposed scheme. Experimental results show that high MPPT accuracy and conversion efficiency can be simultaneously achieved under high‐frequency operation. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于CSA算法的光伏阵列多峰最大功率跟踪研究

在实际工程应用中,由于受复杂的环境变化影响,光伏阵列功率-电压曲线通常呈多峰值状态,使用传统方法进行最大功率跟踪时,追踪速度和准确度都无法得到满足.为解决这些不足,提出了一种基于布谷鸟搜索算法与扰动观测法相结合的光伏阵列最大功率跟踪算法,在算法前期利用布谷鸟搜索算法突出的全局搜索能力迅速找到全局最大功率点所处的大致区域...     

基于改进扰动观察法的光伏MPPT研究

最大功率点跟踪技术是提高光伏发电利用率的有效方法,目前应用最为广泛的扰动观察法存在稳态震荡和跟踪速度之间不可兼顾的矛盾。通过Simulink仿真详细阐述了常用扰动观察法的优缺点,进而采用改进的变占空比扰动方法对最大功率点跟踪技术进行仿真,并且通过设置门限斜率的方式去除系统在达到最大功率点时的往复震荡现象。通过仿真验证,该改进算法在保证了系统跟踪速率的基础上,有效去除了光伏组件达到最大功率点时存在的震荡现象,提高了系统的跟踪效率和稳定性。     

A study of a two‐stage maximum power point tracking control of a photovoltaic system under partially shaded insolation conditions

A photovoltaic (PV) array shows relatively low output power density, and has a greatly drooping current–voltage (I–V) characteristic. Therefore, Maximum Power Point Tracking (MPPT) control is used to maximize the output power of the PV array. Many papers have been reported in relation to MPPT. However, the current–power (I–P) curve sometimes shows multi‐local maximum power points mode under nonuniform insolation conditions. The operating point of the PV system tends to converge to a local maximum output power point which is not the real maximal output point on the I–P curve. Some papers have tried to avoid this difficulty. However, most of those control systems become rather complicated. The two‐stage MPPT control method is proposed in this paper to realize a relatively simple control system which can track the real maximum power point even under nonuniform insolation conditions. The feasibility of this control concept is confirmed for steady insolation as well as for rapidly changing insolation by simulation study using software PSIM and LabVIEW. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 153(4): 39–49, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20188     

基于改进扰动观测法的光伏阵列最大功率点跟踪策略

提出了一种通过追踪直流侧母线电压控制参考信号的实时调整环节的扰动观察算法,并与常规的扰动观察法进行了对比。仿真结果证明,该方法能快速、精确地跟踪最大功率点,稳态精度较高,提高了光伏电池的利用率。     

变功率跟踪轨迹的光伏并网低电压穿越策略

提出了一种新型的变功率跟踪轨迹的低电压穿越控制策略。通过电压跌落幅度的前馈控制对功率跟踪轨迹进行调节,实时改变光伏电池端电压,进而快速有效地控制光伏电池功率的输出,实现逆变器两侧功率的平衡;通过与并网逆变器的协同控制,保证逆变器并网输出电流在不越限的前提下,为电网提供尽可能多的有功功率和无功功率,最大限度地支持电网电压的恢复,实现了光伏并网系统的零电压穿越。通过在不同光照强度和温度条件下对多种场景的仿真模拟,验证了所提控制策略的有效性。与传统控制策略相比,采用该策略不需要添加额外的设备,不仅实现了系统的安全、稳定运行,而且降低了光伏发电系统的成本,更具实用性。     

强跟踪UKF算法在光伏系统MPPT中的应用

强跟踪UKF算法是采用Unscented策略逼近非线性分布且强跟踪系统突变的状态估计算法,该算法兼具强跟踪算法鲁棒性强、Unscented变换精度高、实现简单的优点。针对光伏系统在部分遮蔽情况下最大功率点误判问题,结合恒压法与强跟踪UKF算法,提出了一种新的光伏系统MPPT策略。采用恒压法快速定位最大功率点的电压范围;在该电压范围用尽量小步长的控制电压,以相应瞬时功率作为被估量,采用STUKF算法精确估算最大功率点,确定相应控制电压;保证光伏系统MPPT跟踪速度基础上,提高跟踪精度,通过状态跟踪判断状态突变,避免了误判问题。仿真和实验验证了所提策略的正确性、有效性。     

电流扰动双轨迹最大功率跟踪技术研究

提出了一种基于电流扰动的双轨迹最大功率跟踪控制方法。该方法采用 P‐V 、I‐V 相结合进行光伏最大功率点跟踪,跟踪分为3个区域,电流源和电压源区采用短路电流法将光伏阵列工作点电流调整到最大功率点附近,电流扰动工作区采用电流扰动观察法进一步精确跟踪光伏最大功率点。采用短路电流法确定不同光照强度下的上、下边界阈值函数,建立带有线性化光伏电池等效电路模型,对其进行了幅频、相频特性分析,得到了稳定的闭环参数。将该方法用于某115 V／400 Hz独立光伏发电系统,并进行了一系列的仿真和实验研究,结果表明,系统运行稳定、状态良好,验证了方法的可行性和正确性。     

光伏电池工程用数学模型及其模型的应用研究

以光伏电池输出特性为基础,给出了光伏工程实用数学模型,利用Matlab建立了光伏电池仿真模型,分析了在不同的太阳辐射强度、环境温度下的输出特性,此外,利用改进扰动观察法建立了最大功率跟踪模型(MPPT),并与Buck-Boost电路结合使用,通过PWM来获得控制信号以此来改变光伏电池的输出电压,能很好地实现光伏发电系统最佳工作点的跟踪,为整个光伏及微网系统进一步研究提供参考价值。     

一种扰动观察法在光伏发电MPPT中的应用

分析了光伏电池的特性和扰动观察法的优缺点,针对扰动观察法步长难确定和光伏电池最大功率点两侧具有非对称性的特点,提出了一种改进扰动观察法。将该方法应用于光伏电池的最大功率跟踪,仿真和实验结果均表明该方法能在外界环境变化的情况下,保证光伏电池快速、精确地跟踪最大功率点,稳态精度较高,提高了光伏电池的利用率。