局部阴影条件下太阳能电池-超级电容器件的充放电控制方法

局部阴影条件下,传统光伏阵列中被遮挡光伏组件和未遮挡光伏组件的功率输出特性不一致,导致光伏阵列的功率输出曲线存在多峰值。为此,利用太阳能电池-超级电容器件(Solar cell-supercapacitor device, SCSD)的发电-储能双重功能,构建了以SCSD为基本单元的光伏阵列,并对正常光照和局部阴影下SCSD的数学模型及工作特性进行了分析。在此基础上,提出了一种基于开关网络的充放电控制方法。局部阴影下利用开关网络变换不仅能对SCSD进行独立控制,实现SCSD内部的超级电容对本身光伏功率缺额进行补偿,而且能控制多个SCSD的超级电容相互配合,共同补偿光伏功率缺额。最后基于Matlab仿真,验证了该方法不仅能有效避免储能电池组不均衡问题,而且能在局部阴影下使光伏阵列输出功率曲线恢复单峰值,最大限度地降低局部阴影下的光伏功率波动。     

局部遮挡下光伏电池的数学建模与仿真研究

在局部遮挡条件下,光伏阵列I-V输出特性呈阶梯状,P-V输出特性含多个局部峰值。以光伏电池工程数学模型为基础,对光伏电池的串联、并联以及串并联形成阵列进行了深入的研究,建立了对应的数学模型,并理论上探究了功率最大点出现的位置以及多功率最大点产生机理。通过计算机仿真验证了理论推导的正确性,得出局部遮挡下光伏阵列的输出特性是由光照强度、遮挡模式、阵列格局等共同决定的结论。     

局部阴影最大功率点MPPT算法研究

光伏阵列作为太阳能光伏发电系统的基本发电单元,容易受到阴影的影响.在局部阴影条件下,光伏阵列的输出特性发生改变,相应的功率电压曲线含有多个局域峰值,使常规的最大功率点跟踪算法很难准确地跟踪到真正的最大功率点.在光伏电池通用数学模型的基础上,结合串并联理论,对局部阴影条件下光伏阵列的输出特性进行了数学建模分析,结果表明,带检测环节的MPPT算法有更好的适应性和稳定性.     

基于峰值功率估计的TCT光伏阵列动态重构方法

为了解决局部阴影遮挡引起总交叉绑定型(total-cross-tied,TCT)光伏阵列电流失配导致的输出功率损失、热斑效应问题,该文通过探究TCT光伏阵列的功率运行特性提出了一种基于峰值功率估计的动态重构方法。该方法基于新的峰值功率估计(peak power evaluation,PPE)理论采用遗传算法将其应用在TCT光伏阵列功率优化重构的求解中。峰值功率估计理论仅需要光伏阵列的额定参数和光辐照度,就可以快速、准确计算出光伏阵列的最大功率运行点,解决了现有方法仅依靠直接功率估计原理导致功率估计精度低的问题,从而提升了光伏阵列功率优化重构的效率。在长方形、三角形、梯形阴影遮挡场景中进行仿真分析,证明了该方法对最大功率估计误差小于1%,进而能有效提升光伏阵列的输出功率。     

适用不同尺度光伏阵列的数值建模方法

把光伏电池电路模型的离散计算结果作为基准数据源,利用数值计算方法实现对光伏阵列及各光伏单元的建模,详细阐述了该建模方法的实现机理及数学模型表达。针对光伏阵列运行中常遇到的阴影遮挡工况,建立了不同规模(单体光伏电池、组件、组串、阵列)的遮挡模型,并给出仿真结果。结果表明:在不同遮挡率下,单体光伏电池、组件的I-V输出特性曲线只有一个阶梯,P-V输出特性曲线仅有一个功率峰值;组串I-V输出特性曲线阶梯个数等于组件不同遮挡率个数,P-V输出特性曲线功率峰值个数不大于阶梯个数,并验证了两者之间的确切关系;光伏阵列的功率峰值个数与各组串的峰值个数关系复杂。该模型可适用于不同规模光伏阵列,仿真灵活,也容易与电力电子回路集成实现系统级仿真。     

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。     

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。     

局部阴影下光伏阵列的建模与仿真分析

为研究局部阴影效应对光伏发电系统的影响,首先建立了光伏阵列工程数学模型,分析局部阴影条件下光伏阵列的输出特性。为了便于工程分析,该文利用PVSYST软件分析比较单晶硅、多晶硅和薄膜电池等3种不同材料光伏电池在局部阴影条件下的输出功率,为工程应用提供了良好的指导作用。最后提出了几种提高光伏阵列抗局部阴影能力的措施。     

局部阴影条件下光伏阵列建模方法研究

由于局部遮挡的影响,光伏阵列I-V特性曲线呈多阶梯状,并且其P-V特性曲线包含多峰值,因此,常规光伏阵列模型已经不适用。以光伏电池工程模型为基础,建立了适用于局部阴影条件的光伏阵列模型。利用该模型,对光伏阵列输出特性进行简要分析,结果表明:局部阴影对光伏阵列输出特性的影响因光照强度,温度,阴影数量和阴影分布情况的不同而有所差异。     

局部阴影条件下光伏阵列建模及输出特性研究

针对在局部阴影条件下光伏阵列的电气输出特性具有时变不确定性、强非线性和多个局部功率峰值点等特点,综述了目前在国内外研究领域的建模理论依据及模型对应的输出特性研究,并总结分析了各自的优缺点。最后对光伏阵列在局部阴影条件下动态组态模型的研究、提高输出功率多峰值跟踪精度在将来的实现作了探讨。     

基于多模型状态估计的光伏阵列MPPT技术

针对光伏阵列最大功率点在局部阴影情况下具有非线性、时变不确定和多个局部功率峰值的特点,采用现代状态估计理论建立光伏阵列输出功率动态模型,利用交互多模型估计算法精确跟踪多状态多峰功率曲线,抑制噪声定位出最大功率点,提出基于多模型状态估计的光伏阵列MPPT技术。仿真和实验验证了所提新MPPT控制策略的正确性和有效性,在有、无阴影情况下都能够快速且准确地跟踪最大功率点,提高光伏发电效率。     

基于光伏阵列输出特性的GMPPT算法研究

针对局部阴影条件下光伏阵列的P-V曲线呈现多峰值的情况,在研究光伏阵列输出特性的基础上提出了一种全局最大功率点追踪GMPPT(global maximum power point tracking)算法。该算法由均匀光照和局部阴影条件下的两个最大功率点追踪算法构成。通过所提出的局部阴影检测手段判别光伏阵列所处的光照条件,从而决定使用哪个子算法。最后将该算法在Matlab中进行仿真验证。仿真结果表明在局部阴影条件下该算法能快速地追踪到全局最大功率点,且避免了对整条P-V曲线的扫描。在均匀光照条件下要比传统的最大功率点追踪算法(扰动观察法)更快地定位到最大功率点。     

光伏电池建模及其输出特性研究

根据光伏电池的I-V数学函数关系式,在Matlab/Simulink环境下编写M文件,建立光伏电池的仿真模型,并分析局部遮挡现象,从理论上推导局部遮挡环境下的光伏电池模型。该模型可以模拟实际光伏电池在不同的太阳辐射强度、环境温度和局部遮挡情况下的电流、功率输出特性曲线。仿真结果验证了光伏电池的输出特性呈非线性,并随环境温度和日照强度的变化而变化;局部遮挡环境下,光伏电池电流输出呈阶梯型,功率输出呈多波峰。     

一种基于最小均衡差的光伏阵列重构方案

对于光伏阵列而言,局部阴影是其最常见的导致输出功率损失的原因,由局部阴影导致的功率损失不仅与阴影面积相关,更多地取决于阴影的分布位置以及光伏阵列中各光伏板之间的连接方式.为了提升阴影条件下光伏阵列的输出功率,提出了一种基于网式连接(TCT)结构的光伏阵列重构方法,重点研究了如何根据不同的阴影条件,合理重构光伏板之间的连...     

基于SVR与扰动观察法的光伏阵列多峰值MPPT研究

当光伏组件出现局部阴影遮挡或光照不均匀时,光伏阵列的输出特性将发生改变,此时的P-U特性曲线将呈现多峰值现象,传统的基于单峰P-U特性曲线的MPPT算法将失效,很难准确地跟踪到全局的最大功率点。为解决该问题,提出了一种基于支持向量机回归与扰动观察法的MPPT融合算法。利用支持向量机的全局优化、泛化性能高的特点,结合扰动观察法的控制简单、容易实现的优点来实现最大功率点的跟踪。仿真结果表明,在真实的光照、温度及光照突变等外界条件下,该新型融合算法与传统的扰动观察法相比,光伏阵列在局部阴影下不会陷于局部峰值,能迅速准确地搜寻到全局最大功率点。     

基于虚拟阻抗的孤岛交流微电网混合储能控制策略研究

为了实现孤岛交流微电网(AC-MG)混合储能系统(HESS)的分散控制,提出了一种基于虚拟阻抗的针对超级电容(SC)和蓄电池(Battery)构成的HESS功率动态分配方法。在不需要实时检测负载功率的情况下实现两种类型储能设备的功率实时动态分配。在分析虚拟阻抗基本原理并建立HESS等效电路模型的基础上,推导了HESS动态功率分配的理论原理。通过分析DC-AC变换器电压电流双环控制参数对于变换器输出阻抗和虚拟阻抗的影响,进而给出有益于功率分配的控制参数设置方法。在此基础上,建立了HESS的仿真模型,设计了2类典型的等效功率波动工况,深入分析HESS在各种工况下的运行特性。结果表明：在各种工况下,HESS都可以通过控制超级电容串联虚拟电容(VC)实现其补偿等效功率波动的高频部分;蓄电池串联虚拟电阻(VR)吸收功率波动的低频部分,动态功率自动分配有效实现,提高了系统的鲁棒性和可靠性。     

间歇性遮挡对光伏组件发电量影响的研究

当光伏组件或者光伏阵列中部分光伏电池受到间歇性遮挡时,输出伏安特性曲线呈现阶梯状,对应的功率电压曲线包含多个局域峰值,导致光伏阵列发电效率下降,系统发电量降低。为了正确评估该类问题,通过工程案例重点研究和分析了不同遮挡情况下光伏电池输出特性,建立MATLAB池板单元级、方阵级遮挡的计算仿真模型,统计出由于组件间歇性遮挡带来的系统发电量的损失,文中的仿真统计结果与实际系统发电量进行了比较,验证了该方法的可行性。文中最后提出了利用分布式MPPT方法挽回遮挡对系统发电量的影响,通过系统监控得知,分布式MPPT最高可挽回15.52%的发电量,具有较高的工程应用价值。     

局部阴影下光伏阵列MPPT算法的研究

针对局部阴影状态下光伏阵列P-U特性曲线多峰值的问题,提出了一种基于搜索-计算-判断的三步法全局最大功率点跟踪(GMPPT)策略。该方法使用改进型扰动观察法反向搜索第一个峰值点,利用计算和判断减小搜索区域,将多峰值间接转化为单峰值搜索,解决了搜索过程中陷入局部极值的问题。通过建立3种阴影状态下的模型,将该方法与现有最大功率点跟踪(MPPT)算法进行仿真对比,并建立相应的试验进行验证。仿真及试验结果表明,该方法在有、无阴影状态下均能稳定实现GMPPT,有效地提高了系统的跟踪精度和跟踪速度。