基于电导增量法的太阳能光伏阵列MPPT仿真

针对太阳能光伏阵列最大功率跟踪控制问题,利用PSCAD/EMTDC软件测量了光照强度从0到1200 W/m2和温度从0到100℃条件下光伏阵列的短路电流及开路电压,结果表明:恒温条件下,随着光照强度的升高,开路电压及短路电流均逐渐增大;恒光强条件下,随着运行温度的升高,开路电压逐渐减小,而短路电流逐渐增大.然后采用滞环比较的方法产生控制脉冲,从跟踪速度和精度两方面对基于电导增量法的MPPT控制策略进行了改进,建立仿真模型并实验,完成最大功率跟踪控制,实验结果表明光伏阵列最大输出功率会随着光照强度的增大而增大.     

重力热管基于VOF模型的传热特性研究

采用Fluent软件选用VOF模型,并加载自定义函数(UDF),实现重力热管内部的相变传热过程,对重力热管进行数值模拟分析.研究结果表明：Fluent可以将重力热管内部相变过程较好地呈现出来.当加热功率为60 W时,换热系数达到最大值;当加热功率继续增加到80 W时,换热系数逐渐下降.当充液率在0.20～0.24范围时,随着充液率的增加,等效对流换热系数也增加;当充液率在0.24～0.32时,等效对流换热系数逐渐降低;充液率为0.24时,等效对流换热系数最大.当倾角在30°～60°时,等效对流换热系数随倾角增大而增大;当倾角在60°～90°时,等效对流换热系数随倾角增大而减小;倾角为60°时等效对流换热系数最大.     

空间太阳电池聚光系统设计及性能分析研究

空间聚光太阳电池阵通过聚光透镜将大面积太阳光聚集到太阳电池片上,以提高单位面积电池片接收光强,从而减少电池片使用量、降低成本。在聚光条件下,高光强、高温度特征使聚光太阳电池短路电流、开路电压、填充因子、转换效率、工作温度以及热-电耦合特性等不同于常规太阳电池。开展了聚光太阳电池模块聚光透镜、太阳电池和电池散热设计,建立了空间太阳电池聚光系统热电耦合计算模型,分析了聚光比、基板厚度、基板材料导热率与电池温度、短路电流、开路电压、输出功率间的关系,以解决空间太阳电池聚光系统工程设计中的多参数合理匹配和选择问题。研究表明:聚光比对太阳电池开路电压、短路电流、转换效率及工作温度存在全面影响,各个参数存在较强的耦合关系,在工程设计时应权衡聚光特性带来的积极和消极影响。聚光太阳电池短路电流密度与聚光比成正比;低聚光比条件下,填充因子、转换效率基本不受聚光比影响;最大输出功率、开路电压随聚光比的增大而增大。聚光太阳电池工作温度升高对开路电压、转换效率和输出功率有不利影响,电池片散热设计是影响聚光电池性能的关键因素,应采用高导热率基板等散热措施以降低电池工作温度。建议聚光比为9~15,即可体现聚光优势,显著降低电池片使用量,又不苛求聚光透镜展开精度,从而降低工程研制难度。     

光伏扬水系统设计与测试

以2.2 k Wp光伏扬水测试系统为例,利用不同容量太阳能电池组件分别对光伏扬水系统当日出水量进行测试。实验结果表明:光伏组件的最大功率点电压和开路电压选择直接影响到逆变器的正常工作,系统扬程越大,当日累计发电量对当日出水量的影响就越大。     

光伏电池输出特性及其最大功率跟踪研究

介绍了光伏电池工程实用数学模型,分析了光伏电池在任意温度和光照强度下的U-I、U-P输出特性。对扰动观察法进行改进并建立了最大功率跟踪模型(MPPT),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大功率点的跟踪。最后运用Matlab的Simulink搭建了光伏电池仿真模型。仿真结果得出:虽然当光照强度稳定时,温度越高最大输出功率越小,当温度恒定时,光照强度越大最大输出功率越大;但当温度和光照强度同时变化时,起主要影响因素的依然是光照强度。仿真验证了改进扰动观察法比电导增量法更快速而精准地将输出功率稳定在一个固定值,为整个光伏及微网系统进一步研究提供参考价值。     

光伏电池最大功率点跟踪芯片的设计

为提高光伏电池的光电转换效率,设计一种基于开路电压法的光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）控制芯片.利用光伏电池开路电压与最大功率点电压存在近似线性关系的特性,周期性采样光伏电池的开路电压,计算得到最大功率点电压.所设计的芯片结构简单、成本低、稳定性好,除能够较精确地控制实现光伏电池的MPPT外,还能周期采样、定时更新当前MPPT电压,并实时监测光伏电池的输出电压,使环境条件变化时系统具有快速的动态响应.芯片除包含参考基准、电压调节器、振荡器及误差放大器等基本模块外,还集成了采用自举技术的驱动电路,提高了输出电压.电路采用1.5 μm双极型-CMOS-DMOS （BCD）工艺设计制造,优化后的芯片面积约为3.0 mm×2.6 mm.测试结果表明,预期的电路功能已经基本实现.     

不同拓扑结构太阳电池联结损失的仿真分析

对太阳电池的联结损失以及不同拓扑结构太阳电池的输出特性进行仿真分析。通过分析发现,当太阳电池组件或者阵列中的单体太阳电池不完全匹配时,网状结构的太阳电池输出功率最大,这为封装高效的太阳电池模块提供了重要的依据。     

斜单轴跟踪式光伏组件的安装倾角优化设计

根据斜单轴跟踪式光伏设备的工作原理,设计了其光伏组件的安装倾角优化方法.该方法以光伏组件全年接收的太阳辐射量最大为目标函数,从分析太阳的入射角着手,推导倾斜面与水平面上接收太阳辐射量之间的关系,构造了斜单轴跟踪式光伏组件接收太阳辐射量的测算模型,并运用遗传算法求解了光伏组件的最佳安装倾角.实验结果表明,太阳辐射量测算模型的准确性较高、安装倾角优化方法有效.     

光伏发电系统暂态特性仿真

针对光伏发电系统暂态稳定性差的问题,在PSCAD/EMTDC环境中建立了光伏发电系统的电磁暂态仿真模型,并基于该模型分析了三相短路故障和光照强度跃变等条件下光伏发电系统的暂态响应特性.研究光伏发电系统的物理模型,并建立由光伏阵列、最大功率跟踪模块、升压电路和三相并网逆变器等组成的光伏发电系统动态仿真模型.仿真对比分析了不同运行条件下的光伏逆变器输出有功功率、电压以及电流的暂态特性,结果表明逆变器输出功率和电流会随着光照强度变化而平滑地改变,短路故障则会引起电压跌落和瞬态过电流.     

基于CVT和INC的模型预测控制光伏MPPT算法

针对光伏系统最大功率输出的应用需求,以恒定电压法(CVT)与电导增量法(INC)为基础,提出了一种基于模型预测控制的太阳能电池最大功率点跟踪控制技术(MPPT)。通过恒定电压法使得光伏电池能够快速到达光伏电池最大功率点附近,然后运用电导增量法获得的电压与电流作为下一时刻参考值,建立模型预测控制器的三步长目标函数,使得光伏电池输出功率能够精确、稳定地控制在最大功率点。通过实验仿真验证了本算法的合理性和有效性。     

组件质量波动对太阳能电池阵列输出特性的影响

实验发现光伏电池组件上各单体电池的温度在空间分布是不均匀的,数值上呈正态分布;同时光伏组件的I-U曲线出现异常。本研究认为将组件的温度正态分布作为组件电学参数波动量度是合理的,以此为基础,通过随机方式产生单体电池参数,模拟了光伏电池组件I-U曲线异常现象。使用同样的模拟方法,发现由于光伏组件质量波动一个5kW光伏阵列的最大功率可能200W左右的损失,这说明构建光伏阵列时各组件质量一致性需要重视。     

超级电容器在光伏发电系统中的应用

针对光伏发电模块输出电压不稳定问题,设计一种以超级电容器作为储能元件来改善光伏发电系统电能质量的并联型调节装置.在光伏发电系统正常运行条件下,该装置可以快速抑制光伏发电模块的电压波动,使得光伏发电模块只需向负载提供预先设定的单位功率因数的恒定有功功率;该装置还可以在光伏发电模块发生短时供电中断时充当UPS电源,短时间内向负载提供全部功率.仿真结果表明,该装置可以有效改善光伏发电模块输出电压,提高电能质量,增强负载用电的可靠性.     

Optimization of Photovoltaic Reflector System for Indoor Energy Harvesting

This study proposes a solution for optimizing the distance between a solar module and reflector for an indoor energy harvesting system. It is a process in which energy(ambient light) is captured and converted directly into electricity. Inside a building, this energy could be used to supply power to wide range of portable equipment or offset other electrical energy usage and associated costs. The proposed reflector element was designed and tested in a real indoor environment to confirm its effectiveness. A distance-optimization method for the placement of a polycrystalline photovoltaic (PV) module and a mirror was described, and the performance characteristics of the system were investigated qualitatively through visual observation and quantitatively through measuring voltage and ampere values. The solar PV system with a reflector element displayed a 10% increase in voltage when compared with that without. As the distance between PV module and the reflector increased, the voltage and ampere reading decreased, thus the distance was optimized to gain maximum readings. Various studies employing reflectors have also showed increases in voltage readings with different designs, suggesting that reflectors are economically viable optical elements that can boost the voltage output of a PV module. In practice, the distance-optimized PV module can be placed in buildings with extended indoor lighting duration away from disrupting building activity.     

光伏组件倾斜角对并网发电影响的研究

以某地太阳能辐射量数据为基础,研究了光伏组件倾斜角对并网发电的影响,并根据所得数据进行了光资源计算和年度发电量分析,得出结论:以最佳倾斜角为基点,偏离5°以内对发电量影响为0.2%~0.4%,偏离10°左右时对发电量影响为0.7%~1.4%,偏离15°左右时对发电量影响为2.8%~7.8%。     

太阳能电池最大功率点跟踪仿真研究

在太阳能电池电路模型和数学模型的基础上,利用Simulink模块搭建太阳能电池仿真模型,通过设定光照强度,能准确直观地反映出太阳能电池输出特性以及最大功率点的存在,验证了太阳能电池输出的非线性．在此基础上,分析了占空比扰动算法跟踪最大功率点的原理,结合DC／DC变换器实现了太阳能电池输出的最大功率跟踪,使太阳能电池能够迅速达到最大功率点附近并维持在最大功率点附近,为有效提高太阳能的利用率和系统的输出功率提供了一种新的方法．     

基于PSCAD/EMTDC的三相光伏并网系统的建模与仿真

根据光伏电池的物理模型,以及光伏阵列在不同光照强度和环境温度下的输出特性,对基于boost电路的最大功率跟踪控制进行了理论分析及实现,讨论了三相光伏并网逆变器的工作原理,并在PSCAD／EMTDC中搭建了三相光伏并网系统．仿真结果表明,系统能够在温度和光照强度的阶跃变化下快速响应,并能够始终保持最大功率输出,验证了理论的有效性及可行性．     

基于Pspice的光伏组件热斑现象仿真

利用Psp ice电路仿真软件的编程功能以及单体光伏电池的等效电路对单体光伏电池、光伏组件进行建模和仿真,得出在不同遮挡率下单体光伏电池以及含有一个被遮挡单体光伏电池的光伏组件的伏安特性曲线.在此基础上进一步得到被遮挡单体光伏电池电压随光伏组件工作电压的变化曲线.利用仿真结果分析产生热斑现象的原理,分别提出实际使用中一个光伏组件发电系统和两个串联光伏组件发电系统热斑现象发生的可能性和条件,同时,给出光伏组件中一个旁路二极管并联单体光伏电池个数的最优数目.     

基于神经网络的光伏发电最大功率点跟踪算法

由于光伏阵列电压和电流的非线性,光伏发电输出能量存在最大功率点.为提高光伏发电系统的发电效率,提出了一种基于神经网络和Cuk变换器对光伏阵列最大功率点跟踪的算法.神经网络输入变量为温度和光照强度,学习算法采用梯度下降法,输出量为电压信号,用于调节Cuk变换器的开关占空比.仿真结果表明,该算法最大功率点跟踪控制精度较高,响应迅速,且系统适应性良好.     

基于改进扰动法的光伏电池MPPT仿真研究

根据光伏电池的特性,搭建了其仿真模型,能够模拟不同日照和温度条件下电池的输出特性.针对占空比扰动法的不足,提出了一种基于模糊- PI控制的占空比扰动法进行最大功率点跟踪,并在Matlab环境下进行了仿真验证.仿真结果表明,与占空比扰动法相比,该方法在外界环境变化时能够快速跟踪光伏电池的最大功率点,有效提高最大功率点的跟踪精度,具有良好的动态和稳态性能.