部分阴影条件下的光伏阵列仿真建模与特性分析

以传统光伏电池等效模型为基础,考虑了光伏电池在部分阴影情况下会出现的反向雪崩效应,在仿真光伏模块中模拟了并联旁路二极管,避免了热斑效应的发生,所建立的仿真模型能够根据不同的阴影条件和不同温度变化情况模拟出光伏阵列的输出特性曲线,为进一步研究多峰值最大功率点跟踪打下基础.     

部分阴影下光伏阵列功率输出多峰特性研究

搭建了基于Matlab的考虑雪崩击穿效应的光伏电池模型,分析了不同的光照条件对光伏电池正反向输出特性的影响。分析了部分阴影遮挡条件下热斑效应形成的原因。以电池串、并联和及组件串、并联的输出特性为基础,从理论和试验仿真上得出了光伏阵列功率输出的多峰特性产生的原因。此外,在部分阴影遮挡条件下,对比分析和验证了旁路二极管及阻塞二极管的加入,能够减少阵列的功率损失。     

GSO的局部阴影光伏阵列MPPT控制的研究

在若干个串联太阳电池两端并联旁路二极管消除光伏阵列处于局部阴影时形成的"热斑效应"的同时,P-U特性输出曲线会呈现出多个峰值。因此,传统最大功率跟踪方法可能会失效。针对多峰值问题,在建立和分析特性输出曲线的基础上,将改进的萤火虫群算法应用到局部阴影下光伏阵列最大功率点跟踪中。仿真表明,此方法能够快速准确的跟踪到全局最大功率点,保证了功率的高效利用。并与粒子群算法进行对比,验证了此方法的优越性。     

失配条件下光伏阵列理论建模和仿真模拟分析

研究了光伏阵列失配条件下理论建模方法,仿真模拟不同阴影比例遮挡的条件下,单电池片、光伏组件以及光伏阵列的输出性能和失配损失规律。基于光伏电池单二极管五参数模型和光伏阵列电路的4种约束,对带有旁路二极管的光伏组件电路和带有防反二极管的光伏阵列电路进行了详细的理论建模。验证了失配时短路电流为分段函数的临界电流,同时得到旁路二极管最多并联28片电池片,光伏组件最优并联3~8片旁路二极管,多峰P-V曲线的MPPT追踪点和旁路二极管通断的关系。     

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。     

基于独立电压控制的多电平光伏逆变MPPT研究

针对太阳能光伏发电系统中由于光伏阵列局部阴影和不匹配导致输出功率降低的问题,采用二极管钳位多电平逆变器方案,提出等效变换脉宽调制控制策略,通过独立控制每一个光伏阵列的工作电压,允许通过不同的电流,保证每个光伏阵列输出最大功率,使整个系统输出功率最大.采用多电平逆变器,降低设备的额定电压,减少输出电压失真,降低输出电流谐波含量,提高转换效率.MATLAB仿真实验验证了该控制策略的可行性和有效性.     

基于智能旁路二极管对遮阴影响下的太阳能模组优化设计

为了避免光伏电池在局部遮挡情况下的热斑效应,通常在一定数量电池元的两侧并联旁路二极管,然而由于旁路二极管的反向偏置,容易造成模组的局部加热现象,不可避免地导致光伏组件损坏或过早的失效。因此,提出智能规划旁路二极管的拓扑结构,结合串并联的光伏阵列拓扑建立了电路模型,并将太阳能模组电压的大小作为控制二极管拓扑结构的开关状态的判定规则,降低旁路二极管的导通损耗,最大限度地提高电池板的输出电能与使用年限。进一步探究了基于智能控制系统的MPPT策略,在计算获得GMPP点所在的UOVSR区间后,对该特定的区域采用优化粒子群算法进行最大功率点寻优。仿真结果表明该算法可以快速跟踪到GMPP。该方法利用小区域搜索代替全局搜索,具有速度快和准确性高的特点,可有效降低跟踪过程中的能量损耗。     

基于粒子群优化算法和占空比扰动观察法的光伏阵列MPPT控制

处在局部阴影情况下,光伏发电系统的P-U输出特性曲线由均匀光照下的单峰值变为多峰值,导致使用传统的MPPT算法跟踪最大功率点时无法兼顾收敛速度与稳定性.为此提出一种基于粒子群优化算法和占空比扰动观察法的组合算法用于MPPT中.当光照强度在均匀光照与局部阴影之间相互切换时,流经旁路二极管的电流也会在有和无之间变化;当光照...     

考虑旁路二极管故障的光伏组件数学建模及功率特性分析研究

在光伏组件中引入旁路二极管是目前解决组件中电流失配问题的主要手段，但是当旁路二极管故障时，不仅会导致光伏组件的功率损失，极端情况下还会引发火灾。考虑到目前针对旁路二极管故障尚缺乏有效的检测手段，本文根据光伏组件中旁路二极管的工作原理和热特性，建立了一种考虑旁路二极管的光伏组件数学模型，分析了旁路二极管故障时光伏组件的输出特性；最后，搭建了并网光伏系统模型，分析了旁路二极管损坏对光伏系统最大功率跟踪控制的影响，为光伏系统故障诊断提供了理论依据。     

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。     

光伏组件热斑电池片功率损耗的简化算法研究

热斑故障是光伏组件各类故障中最常见的一种。热斑电池发热越大,热斑故障越严重,对光伏系统的危害越大。针对常见晶硅光伏组件结构,剖析了光伏组件因热斑故障所引起的发热机理,结合单二极管等效电路模型提出一种简化的热斑电池片功率损耗计算方法;分析了光伏组件的不同工作状态,并结合组件的I-V曲线给出了各种工作状态下简化功率损耗算法中的关键参数确定方法。通过对光伏组件热斑电池片实验测试温度和热仿真温度对比,验证了所提简化功率损耗计算方法的准确性。     

串联晶闸管动态电压测试技术研究

为有效监测脉冲功率源系统中串联晶闸管在同步触发条件下动态电压变化,建立晶闸管电路等效模型,计算不同衰减电路模块对于串联晶闸管均压特性的影响,并在此基础上设计了一种特殊的阻容串联型分压器用于采集串联晶闸管导通过程中的电压信号.计算结果表明,此分压器可有效改善串联晶闸管的动态均压特性,对于串联晶闸管同步导通过程中电压变化情况进行精确监测.经实验验证,该方案可以有效解决脉冲功率源系统中串联晶闸管导通过程的信号采集问题.     

计及等效负载变化的消弧逆变器性能分析与设计

分析了消弧逆变器等效负载的性质,结果表明：等效负载是有源负载,等效源具有较大的幅值和较宽的变化范围;随过渡电阻和故障距离的变化,等效负载阻抗可呈现阻性、阻感性和阻容性。这一结果表明逆变器需要在负载性质改变和等效电源扰动的情况下,仍能稳定跟踪包含多频次的给定电流。对抗扰性和跟踪性要求的提高,增加了设计难度。鉴于此,提出了消弧逆变器输出滤波器和控制器的设计方法。输出滤波器采用滤波电容分流法进行设计,保证了逆变器能输出包含多频次的电流。采用电容串联电阻来抑制阻感负载情况下带来的谐振失稳问题,并给出了串联电阻的计算方法。控制器采用了定带宽设计法,带宽选定在幅频特性重合段。控制器参数设计准则为：保证阻容负载情况下传函幅频特性低频段具有较高增益。采用PSCAD/EMTDC仿真验证了结论的正确性和所提设计方法的可行性。     

大功率直驱型风力发电系统拓扑结构对比分析

直接驱动型变速恒频风力发电系统需要采用全功率变流器,对应的大功率变流器单元可以有不同的拓扑结构,根据每种电路拓扑的特点,整个系统的控制方法都有相应的变化.对直驱型变速恒频风力发电系统基本拓扑结构进行了对比分析.比较了二极管箝位型、级联H桥型、飞跨电容型等直驱风力发电拓扑结构的优缺点、技术难点,以及实际应用中存在的问题.对比结果表明:飞跨电容多电平变换器的开关负荷不一致,飞跨电容均压难以实现;级联H桥多电平变换器需要独立电源,成本较高:虽然二极管箝位多电平变换器存在中点电位平衡问题,但可以通过适当的控制解决.因此,低成本、控制简单的二极管箝位三电平PWM整流器成为当前直驱型风力发电整流变换研究的热点.     

Single-diode Model Based Photovoltaic Module: Analysis and Comparison Approach

Abstract—This article presents a thorough comparative analysis study for various kinds of single-diode model based photovoltaic power source. The main target is to explore the effect of increasing the embedded degree of complexity of the single-diode model on the simulated behavior of a particular photovoltaic module by comparing the dynamic performance of such photovoltaic models with the experimental data from the manufacturer's data sheet under varying atmospheric conditions. The relative errors between each photovoltaic single-diode model output and the experimentally validated data are computed at three indicative points, namely open-circuit voltage, short-circuit current, and maximum power point. The result of this comparison leads to determining the best photovoltaic single diode module—the one that is more suitable than the others in the context of single diode model—to be applied in different power system applications irrespective of changing environmental conditions over different periods of the day. The comparison study in this article concludes by determining the relevant single-diode model at low, medium, and high temperatures and irradiance levels as well as at standard test conditions.     

二极管钳位型MMC电路的均压控制策略

为解决传统模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)均压系统中直流电压传感器较多、控制电路复杂的问题,将二极管钳位拓扑应用到MMC中,并提出了适用于该拓扑的电容电压均衡控制方法。该拓扑通过在各子模块电容正极加装钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路,从而实现MMC各桥臂子模块电容电压从上到下依次减小,简化了系统电路及其控制方法。最后,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了11电平二极管钳位型M M C拓扑仿真模型,结果表明该拓扑具有电容电压自排序功能,电容电压均衡效果良好。     

柔性单晶锗PIN二极管在关态下的建模研究

介绍了柔性单晶锗纳米薄膜（GeNM ）PIN 二极管的制备方法和反向偏置下对应不同弯曲状态下的射频特性。为了定量研究在反向偏置下机械弯曲对柔性PIN二极管射频特性的影响，分别搭建了不同弯曲半径下的等效电路模型。通过研究不同机械应力作用下模型中的各个参数的变化得到二极管内部电阻，寄生电感，p＋ p-结的电阻以及p-n＋结的电容为影响其射频特性的主要因素，机械弯曲使这些参数值单调变化，导致柔性单晶锗PIN二极管关态下的射频特性变好。这在应变测量领域显示出很大的发展应用潜力。     

削弱异步发电机直接并网方式下并网暂态的新方法

针对风力发电机在直接并网方式下产生的暂态冲击电流过大的问题,提出了一种削弱异步发电机并网暂态的新方法,在异步发电机Y。型接线定子中性点串入一电阻,三相顺序延时合闸并网。理论分析、仿真和模拟实验结果表明,该方法同三相线路中分别串联电阻的方法相比在并网瞬间冲击电流的抑制效果上几乎是等效的。而由于该方法只需要一个电阻及旁路开...     

基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策略,该控制策略快速准确且多模块并联时不存在并联均流问题。通过对考虑寄生参数影响的主电路效率的理论分析,得到了所提输出功率控制策略下主电路效率的变化规律,进而提出了多模块并联的方案,提高了系统效率,降低了单模块的设计难度。并提出了一种滚动时域判断和双模块独立驱动的换向驱动方法,在实现低压下可靠换向的同时避免了电流从体二极管流通,降低了导通损耗。仿真和样机实验结果验证了所提策略的有效性。