典型故障条件下光伏阵列建模与仿真

为实现光伏阵列在典型故障条件下的仿真模拟和数据分析,利用Simulink搭建了局部遮阴、开路、短路和老化条件下的光伏阵列仿真模型。构建2种光伏组件模型,通过实验数据分析,得到精度较高的光伏组件模型;根据光伏阵列故障原理,通过搭建物理接口电路实现优选的光伏组件模型和电阻器之间的串并联,建立光伏阵列故障模型。对光伏阵列故障输出特性进行仿真分析,结果表明,该光伏阵列故障仿真平台便于故障模拟和特性分析,能够直观看出光伏阵列电气参数变化趋势,为研究如何有效地选取电气参数作为故障诊断模型的输入特征变量提供了理论依据。     

基于MATLAB的光伏电池通用数学模型

针对光伏电池输出特性具有强烈的非线性,根据太阳能电池的直流物理模型,利用MATLAB建立了太阳能光伏阵列通用的仿真模型.利用此模型,模拟任意环境、太阳辐射强度、电池板参数、电池板串并联方式下的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ特性.模型内部参数经过优化,较好地反应了电池实际特性.模型带有最大功率点跟踪功能,能很好地实现光伏发电系统最佳工作点的跟踪.     

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。     

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模

由于周围高大建筑物、树木等的遮挡,光伏阵列经常处在局部阴影中.而光伏阵列是光伏发电系统的关键部分,其电气特性容易受到光伏电池温度、太阳光辐射强度和负载阻抗等因素的影响.为了能够获得光伏阵列最大输出功率,建立其电气特性模型尤为重要.本文首先基于光伏阵列的工作原理,提出了一种快速建立局部阴影下光伏阵列数学模型的方法.然后,...     

基于I-V特性灰色关联分析的光伏阵列健康状态评估

针对光伏阵列故障和异常状态的性能评估问题,文章运用健康管理理论和数据挖掘技术提出了一种基于电流-电压(I-V)特性灰色关联分析的光伏阵列健康状态评估方法。首先对光伏阵列的仿真模型进行研究,通过数值计算的方法提高仿真的速度,然后利用粒子群优化算法提取模型参数,并利用灰色关联分析方法对光伏阵列的健康状态进行评估,进而计算其健康指数,定量描述光伏阵列的健康状态。仿真与实验结果表明,文章所提的光伏阵列健康状态评估方法可有效而准确地描述光伏阵列的健康状态,有助于指导光伏电站维护人员进行电站维护,确保光伏电站的安全运行。     

光伏阵列区域特性曲线拟合与预估算法研究

介绍一种高精度的光伏阵列区域特性模型。首先采用不同的算法模型对光伏阵列实测IV数据进行拟合,分析比较各种模型的精度水平。推广模型的适用范围,加入环境因素的影响,基于上述各种算法模型对光伏阵列区域特性进行预估研究。通过实验结果对照分析,得到满足工程应用精度要求的实用预估模型,此模型仅采用实测的Isc、Voc、Im、Vm作为参数,便可测得任意环境下的光伏阵列区域特性。光伏阵列区域特性模型及测试的研究能有效地评估光伏阵列的性能,为光伏系统设计需要提供依据,便于光伏系统的开发和利用。     

光伏阵列建模与仿真

基于光伏模块单指数模型,在Matlab仿真环境下,开发了光伏阵列通用仿真模型。利用该模型,模拟任意太阳辐射强度、环境温度、光伏模块参数、光伏阵列串并联方式组合下的光伏阵列I-V、P-V特性,并通过仿真验证了模型的有效性。     

光伏电池模型的参数灵敏度分析和参数提取方法

针对光伏电池的短路和开路情况进行参数灵敏度分析,以确定光伏电池基本参数对光伏电池电气特性的影响.通过分析特定参数在局部点的参数梯度,借助符号运算软件MAPLE定量分析光照强度、温度以及模型中各个参数对光伏组件电气特性的影响.实现了对5种不同种类、不同品牌的单晶硅、多晶硅、铜铟镓硒(CIGS)光伏组件直流模型的参数提取工作,提取了对电气特性影响最大的5个参数.利用所提取的参数对光伏组件建模,实验结果验证了该模型具有较高的精确度.     

基于遗传算法的占空比扰动法在MPPT中的应用研究

为了提高光伏电池的利用率,需对光伏电池的最大功率点进行快速准确的追踪控制。根据光伏电池的电气特性,建立了光伏阵列的数学模型。针对传统占空比扰动法的不足,提出了一种基于遗传算法的占空比扰动法,并在Matlab/simulink下进行了建模与仿真。仿真结果表明所提方法能够在外界环境变化时快速、准确地跟踪太阳能电池的最大功率点,使光伏系统具有良好的动态和稳态性能。     

基于遗传算法的占空比扰动法在MPPT中的应用研究

为了提高光伏电池的利用率,需对光伏电池的最大功率点进行快速准确的追踪控制.根据光伏电池的电气特性,建立了光伏阵列的数学模型.针对传统占空比扰动法的不足,提出了一种基于遗传算法的占空比扰动法,并在Matlab/simulink下进行了建模与仿真.仿真结果表明所提方法能够在外界环境变化时快速、准确地跟踪太阳能电池的最大功率点,使光伏系统具有良好的动态和稳态性能.     

典型屋顶光伏太阳能发电系统设计

介绍了典型屋顶光伏发电系统设计,通过计算确定太阳能光伏发电系统配置,光伏阵列间距要求,场地容量核算,光伏阵列布置,直流柜、逆变器参数的选择,以及系统的接入运行方式。     

电热协同作用下太阳能热电联供系统输出特性分析

根据光伏/光热(PV/T)系统的能量平衡和能量转换原理,建立了PV/T系统的热电模型,针对PV/T系统的热电效率、电池板温度间的耦合问题,通过MATLAB迭代求解法,解决了PV/T系统中热电参数耦合求解问题,得到了PV/T系统的效率曲线,分析计算了系统组件长度和工质流速等参数对性能曲线的影响;同时,针对PV/T系统与普通光伏组件进行了实验研究,试验测试了两系统的电压、电流、功率、板背温度等特性参数,并与仿真结果进行了对比。     

基于太阳能发电的光伏阵列电气系统设计

清洁能源的使用是未来社会发展的趋势。以光伏发电为研究模型,对实现太阳能的高效利用展开研究,提出了一种高效的光伏阵列,使太阳能发电系统的能源利用率得到了显著的提升。通过对太阳能发电的电气系统进行一次设计,提出了35 kV侧无功补偿装置,使得系统更加合理、有效。     

太阳能光伏发电成本的双因素学习曲线模型研究

随着太阳能这一新能源的开发,在低碳经济时代,降低光伏发电成本以提高其可利用性显得尤为重要。在Wright基本学习曲线模型的基础上,建立太阳能光伏发电的双因素学习曲线模型,研究了太阳能光伏组件累积生产量和累积研发量对太阳能光伏发电成本的影响。采用2001年至2010年10a的数据,运用最小二乘法,检验参数的显著性,进而确定模型的可行性。并利用此双因素学习曲线模型对我国未来10a的太阳能光伏发电成本做了预测,得出在累积生产量和累积研发量发展情况不同的情形下,光伏发电成本的降低程度不同。表明应大力开发太阳能光伏发电产业,平衡累积生产量和累积研发量,使太阳能光伏发电的成本降低。同时对如何降低光伏发电成本提出了建议,为政策制定者提供一定的参考。     

Multi-objective-optimization-based approach to improve the electrical efficiency for organic solar cells

In this paper, new electrical scheme modeling and optimization approaches are proposed to improve the conversion efficiency of the organic solar cells. The electrical parameters such as shunt resistance, series resistance, saturation current, ideality factors, photo-current density and open-circuit voltage of the device have been ascertained using the Trust-Region Method (TR) for the double exponential solar cell model. The developed double exponential solar cell model is used to formulate the objective functions, which are the pre-requisite of genetic algorithm computation, to improve the conversion efficiency. The problem is then presented as a multi-objective optimization one where the electrical parameters are considered simultaneously. Therefore, the developed approach is used to search of the optimal electrical parameters to obtain better conversion efficiency of the organic solar cells. The proposed approach may provide a theoretical basis and physical insights for organic solar cells design.     

基于LCL滤波的光伏并网逆变器电流滞环控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,提出的光伏并网逆变器通过LCL滤波器并入电网,采用非线性的电流滞环控制策略,建立光伏模块和LCL滤波器的数学模型,将基于电导增量算法的最大功率跟踪(MPPT)控制和有源阻尼算法集成在滞环控制系统中,实现了光伏模块最大功率输出,并有效抑制了LCL滤波器的自然谐振。提出了集成统一的电流滞环控制策略。仿真结果验证了光伏模块数学模型和MPPT算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应仿真表明,集成统一的电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网的电流品质,提高系统的稳定性。     

风光氢联合式独立发电系统的建模及仿真

提出了一种独立使用的风光氢联合式独立发电系统，该系统由风力发电、太阳能发电、氢能系统(包括电解水制氢、燃料电池系统、超级电容等)及其他系统单元组成。各单元通过2条直流总线联接，并采用功率流控制。由于风力发电与太阳能发电所输出的功率随风速和日照的变化而变化，因此采用燃料电池系统与超级电容堆与风光发电系统配合使用，以保证系统在任何条件下都具有可靠的供电性能。当风能与太阳能充足时，风机与光伏阵列可满足负荷的需要，同时还可向电解池供电；如果不能满足负荷的需要则由燃料电池提供额外的电能，同时由超级电容在短时期内向负荷提供燃料电池最大功率以外的那部分电能。最后在Matlab环境下建立了系统仿真模型，并以西藏边远村落为例对该系统的动态响应进行了仿真分析，仿真结果表明本文提出的供电系统可以用于以西藏为典型代表的风速和光能变化较大的边远地区。     

光伏分布式MPPT机理分析与仿真研究

采用目前常用的光伏电池模型对光伏阵列进行建模时,或者需要多个模块进行串并联,仿真电路规模较大,增加了仿真复杂性,或者由于参数简化影响精度。将建立光伏阵列模型的方法分为计算法和查表法,计算法容易收敛,但需要明确的光伏阵列输出电压电流方程,查表法比较灵活,只需知道输出电压电流的数据源,可以仿真任意规模的光伏阵列。之后基于查表法和实际产品数据实现与功率变换器进行组合连接的电路仿真,并解决建模过程的若干技术问题。?结合模型和阻抗分析,对单模块、组串和阵列等典型配置分布式MPPT机理进行分析,并得出相应控制表达式。最后针对相应配置分别设计算例进行仿真研究,并与集中式MPPT结果进行对比分析,为显著提高光伏阵列输出效率建立理论基础。     

交互式数字光伏阵列模拟器设计

在基于太阳能光伏阵列的电力电子系统开发过程中,如果以真实的太阳能光伏阵列作为检测设备,系统的研发将受到成本、体积及环境条件等诸多因素限制。为解决这一问题,提出了一种由半桥DC/DC变换器、数字信号处理器(DSP)及LabVIEW人机交互界面组成的交互式数字光伏阵列模拟器。人机交互界面的设计实现了模拟器模拟情况的多样化和操作人员对系统控制的可视化。多项式简化拟合算法及变步长工作点快速查找算法的设计,使DSP通过PWM对半桥DC/DC变换器的控制兼顾了快速与精确这两个优点。样机实现了对输出功率1 kW以下的太阳能光伏阵列的模拟。     

太阳能辅助驱动低成本电气传动研究

针对抽油机、潜水泵等野外长期稳定运行,耗能较高的工程状况,提出了利用丰富的太阳能光伏发电辅助电网驱动的低成本电气传动方案.该方案将太阳能发电直流输出、公共电网整流输出在逆变器的直流母线DC侧汇合,采用单台逆变器变频调速驱动电机负载.系统结构简单、成本低,最大限度利用太阳能达到节能之目的.