基于功率闭环控制与PSO算法的全局MPPT方法

基于对现有多峰值最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法不足的分析,提出一种基于功率闭环控制的动态MPPT跟踪策略。该方法采用功率闭环方式实现全局最大功率点的定位,利用功率闭环控制在P-U曲线上的局部不稳定现象实现P-U曲线的快速全局扫描,克服了峰值点分布及算法参数取值对MPPT动态过程的影响。同时采用电压截止控制克服了功率闭环控制对系统整体稳定性的影响。采用基于粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法的变步长跟踪策略消除了最大功率点跟踪的稳态功率震荡问题。最后,通过仿真与实验验证该方法的可行性和有效性,结果表明,该方法不依赖光伏阵列的已知信息,便可实现静态和动态环境下全局最大功率点跟踪,提高多峰值最大功率点跟踪的动态速度和稳态跟踪精度。     

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。     

部分遮挡条件下光伏阵列全局最大功率点追踪控制北大核心CSCD

光伏阵列的部分遮挡,使阵列功率电压特性呈现多峰,现有最大功率追踪方法在速度、准确度和可操作性方面仍有较大改进空间。首先,利用恒流源特性提出全局最大功率追踪新方法,即调整电流线法,该方法在P-U特性上沿着电流线斜率单调变化的方向不断调整电流线;然后对所提方法利用恒流源特性加快电流搜索过程并提高搜索终止条件的准确性;再从搜索过程和搜索终止条件两方面对现有0.8倍开路电压法进行改进;最后,以某光伏阵列3种遮挡模式以及遮挡模式间的变化为例,通过仿真验证所提两种方法(调整电流线法和改进的0.8倍开路电压法)均能准确、快速地追踪到全局最大功率点。所提方法为多峰最大功率追踪提供了新的思路。     

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。     

基于电压-功率扫描的光伏多峰快速MPPT方法

针对现有光伏最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)技术在功率多峰值情况下的不足,提出一种基于电压-功率扫描的多峰快速MPPT方法。首先通过仿真分析了光伏陈列在局部阴影状态下的输出特性;然后提出通过对光伏输出端并联电容的电压-功率扫描实现现况下全局最大功率点识别的总体思路;紧接着给出了实现端口电压扫描的主电路拓扑,并对其进行了状态分析和控制算法设计;最后对所提方案进行了Matlab仿真与样机试验验证。结果表明,该方案能稳定、快速、有效地实现对当前全局最大功率点的追踪与锁定。     

局部阴影下光伏阵列MPPT控制方法的研究

光伏阵列在局部阴影条件下,其输出P-V特性曲线将呈现多个功率峰值。为了追踪到全局最大功率点,对局部阴影条件下光伏阵列输出P-V特性曲线进行了深入分析,对各功率极值点对应电压和被遮挡的光伏组件个数及光照强度之间的关系进行了研究。得出了相邻功率极值点对应电压之差的最小值为0.8Uoc(Uoc为单个光伏组件的开路电压)等规律,在这些规律的基础上,提出了一种新的最大功率点跟踪方法,能够快速、准确地跟踪到全局最大功率点。应用MATLAB软件搭建了仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

部分遮挡条件下光伏阵列全局最大功率点追踪控制

光伏阵列的部分遮挡,使阵列功率电压特性呈现多峰,现有最大功率追踪方法在速度、准确度和可操作性方面仍有较大改进空间。首先,利用恒流源特性提出全局最大功率追踪新方法,即调整电流线法,该方法在P-U特性上沿着电流线斜率单调变化的方向不断调整电流线;然后对所提方法利用恒流源特性加快电流搜索过程并提高搜索终止条件的准确性;再从搜索过程和搜索终止条件两方面对现有0.8倍开路电压法进行改进;最后,以某光伏阵列3种遮挡模式以及遮挡模式间的变化为例,通过仿真验证所提两种方法(调整电流线法和改进的0.8倍开路电压法)均能准确、快速地追踪到全局最大功率点。所提方法为多峰最大功率追踪提供了新的思路。     

基于光伏功率等效面积法的多峰最大功率追踪控制方法

当光伏组串受到不均匀照射时,其输出特性将会从原来的单峰曲线变成有多个峰值点的多峰曲线,因此受到非均匀照射的光伏阵列含有多个局部峰值点(Local Maximum Power Point,LMPP),使用常规的最大功率跟踪控制方法很难准确的追踪到全局最大功率点(Global Maximum Power Point,GMPP)。针对上述问题,首先基于MATLAB仿真软件搭建了光伏组串在受到非均一阴影遮挡情况下的模型;其次研究了其功率-电压(P-U)特性和导数(dP/dU-U)特性,分析了全局最大功率点与光伏功率等效面积之间的关系;最后提出了基于光伏功率等效面积所决定的工作区间定位的新型多峰最大功率点追踪(Maximum Power Point Trace,MPPT)控制方法。仿真结果表明,所提出的光伏功率等效面积法算法能够有效且快速的寻找到全局最大功率点。     

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。     

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。     

电力机车PET中直流母线电压的大信号建模及分析

为了准确分析电力电子变压器在大信号扰动下的动态特性,给出一种基于功率平衡的回转器建模方法。利用该方法对额定容量为3 MW的电力电子变压器进行了建模,并与传统的开关模型进行了比较分析。仿真结果表明,基于功率平衡的回转器建模方法具有实用性和有效性。该模型不仅可以精确反映系统在大信号扰动下的行为特性,而且可以减低仿真时间。为了实现前后级直流母线电压的解耦控制,提出了电压前馈补偿策略。在此基础上,建立了母线电压的统一时域解析方程,定量分析了在大信号扰动下系统参数对各直流母线电压的影响,给出了关系曲线,为各模块控制器的设计提供了准则。     

电能质量在线监测系统海量数据的双列族存储设计

针对高效存储海量电能质量在线监测数据的问题,提出一种基于HBase的双列族电能质量在线监测系统数据库设计新方法。通过将HBase的列族存储架构应用到繁杂的电能质量在线监测数据的高效存储中,然后构造存储优化函数来寻找和设计最优的电能质量在线监测数据存储结构。最后进行几种不同列族数的数据读写时间的对比实验。实验证明:所提的电能质量监测数据双列族存储设计方法可以高效存储海量电能质量监测数据,具有较好的可行性。     

垂直轴SRG风力发电系统MPPT动态滑模控制研究

以垂直轴风力机与开关磁阻发电机(SRG)为对象,研究了基于风速跟踪的垂直轴开关磁阻风力发电系统MPPT动态滑模控制(SMC)算法。介绍了SMC原理,设计了系统动态滑模控制器,采用Matlab/simulink建立了系统仿真模型,对风速阶跃变化的不同工况进行理论仿真实验。仿真结果表明,所设计的SRG风力发电滑模控制器具有良好的鲁棒性,能使开关磁阻风力发电系统具有良好的动态性能实现风力机最大功率点跟踪,为实际应用提供理论支持。     

微网逆变器无功出力按容量分配的改进控制策略

为了解决馈线阻抗不一致导致的微网逆变器无功出力不能均分的问题,提出了一种基于电流下垂控制的改进控制策略。通过测量和计算公共耦合点(Point of Common Coupling, PCC)处的无功电流按额定容量权重所得值,作为所有逆变器的基准值,并由母线信息控制改进的微积分控制器的使能,精确调节无功电流下垂曲线的电压偏置。该方法能够避免馈线阻抗造成的电压跌落,使逆变器按容量分配负荷,对通信依赖程度低,且消除周期功率延迟,具有良好的自适应能力和稳定性。仿真和实验也充分证明了所提控制策略的正确性和可行性。     

基于BP神经网络的高压隔离开关分合闸监测识别

为了监视电动式高压隔离开关合闸状态,采用图像识别方法对高压隔离开关是否合闸进行监测,确保检修人员的安全。提出了一种融合NSCT和二维最大熵分割方法对图像进行分割,并提取出感兴趣区域(闸刀)。再通过像素积分投影法对闸刀分合闸情况进行特征提取,将提取到的特征值导入BP神经网络中进行训练,得出一个能够自动识别闸刀位置的分类器。将采集的图片导入BP神经网络分类器中进行识别实验论证。实验表明,处理后的图像抗噪能力强,训练出的BP神经网络对闸刀合闸状态的识别率高,达到95%以上。     

基于功率变换器与励磁电压扰动法的SRG风电MPPT控制

提出一种新型开关磁阻发电机(SRG)自励解耦型功率变换器结构和运行方法,满足两相绕组同时工作,克服了传统他励式和自励式功率变换器的缺点,发电电压与励磁电压之间经过带隔离的正激电路实现解耦,励磁电压独立可调。基于此新型功率变换器,提出基于励磁电压扰动法进行SRG最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法,该方法不依赖于复杂数学模型,通过检测励磁电压扰动下输出功率与转速的变化,实现MPPT。最后,通过仿真分析和实验验证说明,最大功率跟踪效果较好。     

基于改进猫群算法的分布式电源优化配置

对分布式电源(DG)进行合理的选址和定容能使其经济效益最大化。目前用于解决分布式电源优化配置的大多算法都存在对控制参数依赖性过强的问题,导致算法容易陷入局部最优解。为解决该问题,提出了一种混沌改进的多目标猫群算法。利用混沌理论的随机性、遍历性及其规律性,对猫群算法的参数进行调整,使算法能快速得出全局最优解。在分析DG特性的基础上,建立了考虑含分布式电源的有功网损费用最小和用户购电成本最小模型。最后,以PGE69节点配电网为例,通过将改进算法与粒子群算法及基本猫群算法的效果对比,验证改进算法对分布式电源优化配置问题的有效性。     

海量配电网调度监测信息的非主行键倒排索引查询技术

为解决配电网调度监控系统数据体量不断增大导致数据检索速度越来越慢的问题,结合数据同步技术与倒排索引机制,提出了一种二级索引架构。使用数据库的同步组件与索引器生成非主行键索引,在搜索时先获得数据主行键,再根据主行键检索到需要的数据,完成非主行键检索,再利用倒排索引技术改变数据的信息结构,缩短检索时间。以某铁路局10 kV供电调度监控信息为算例,进行非主行键检索测试。结果表明:完成非主行键检索所用时间为161 ms,满足在配电网调度监控系统中对数据进行快速检索的工程应用需求。     

风力发电系统最大功率跟踪自适应鲁棒控制

为了提高风力发电系统最大功率跟踪(MPPT)运行的工作性能,针对系统未知建模误差和外部扰动等不确定问题,提出了一种MPPT自适应鲁棒控制方法。该方法建立在基于广义扰动的风力发电系统角速度跟踪动态模型基础上,不依赖于系统模型参数和外部扰动辨识。利用MPPT跟踪偏差的非线性状态反馈和扰动边界值的在线实时估计,自适应地调整切换控制项增益,以加快系统收敛的速度。实际控制律经过一阶积分输出,进一步削弱控制输出信号幅值的抖振,平滑发电转矩,提高跟踪精度。通过构造Lyapunov函数,验证了闭环系统的全局稳定性。通过与常规线性PID控制和非线性动态状态反馈控制(SFC)进行仿真比较,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和自适应性。     

基于CSA-IP&O的局部遮阴下光伏最大功率点追踪

局部阴影遮挡(Partial Shading Condition,PSC)使得最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的追踪速度和精度难以得到保证。对布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search Algorithm,CSA)和自适应变步长的改进扰动观察法(Improved Perturbation and Observation,IP&O)进行了研究并应用到光伏的MPPT控制中。利用CSA出色的全局搜索能力快速收敛到全局最大功率点(Maximum Power Point,MPP)附近,然后利用IP&O出色的局部搜索能力快速、准确地收敛到MPP。最后设置了几种光照情况进行仿真,并用扰动观察法和粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)方法进行对比。通过仿真验证了所提出的方法具有更快的追踪速度和更高的精确度。