基于变步长MPPT方法的光伏发电并网系统仿真研究

对光伏发电并网系统进行了仿真研究,该系统采用两级式结构,前级Boost电路采用变步长扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),后级逆变电路通过电压外环、电流内环的双闭环控制方式,使得逆变器的输出电流准确、快速地跟踪电网电压.介绍了利用变步长扰动观察法实现最大功率跟踪的基本原理,基于Matlab/Simulink仿真软件对变步长最大功率跟踪方法及并网逆变器的控制策略分别进行了仿真验证,仿真结果表明所采用的方法及策略是可行、有效的,满足光伏发电对并网逆变器的要求.     

光伏发电系统最大功率点跟踪控制及拓扑结构研究的新进展

本文针对光伏器件的特点提出两种新的最大功率点跟踪控制方法：短路电流结合扰动观察法及用非对称模糊控制的扰动观察法。前一种方法在短路电流控制方法的基础上引入了优化扰动步长的扰动观察法，它可有效消除光伏器件输出功率在最大功率点的振荡现象。第二种方法把非对称模糊控制引入传统的扰动观察法，它在光伏器件最大功率点两侧的特性采取不同的扰动步长，可有效消除传统方法在最大功率点处的功率振荡。仿真和实验研究证明：上述两种方法可以快速跟踪外部环境变化，并消除系统在最大功率点的振荡现象。同时本文提出一种新型的用于小功率光伏发电的高频逆变电路，它由buck－boost变换器和电流源高频链逆变器构成。由它来实现光伏模块的最大功率点跟踪，得到与电网同步的电压。该电路结构简单、效率高，光伏模块的最大功率点不受负载变化的影响。该方案通过实验验证。     

基于MPPT的光伏并网逆变器研究

对三相光伏并网逆变系统的最大功率点跟踪控制和并网逆变电流控制进行研究,提出了带滞环比较的变步长扰动观测法,根据功率的预测变化实现快速跟踪最大功率点,能够消除稳定过程中的功率波动。为了实现并网电流和电压的同步,利用锁相环技术与并网电压前馈补偿的复合控制策略进行网侧逆变器的控制。在Matlab/Simulink软件环境中进行了对比仿真,结果表明：改进后扰动观测法的跟踪速度提高了40%以上,跟踪精度也提高了4.0%,而且振荡较小,可以准确快速地实现光伏发电最大功率点跟踪,而且并网电流能够跟踪电网电压,谐波含量较小。     

一种改进的PV-AF系统最大功率点跟踪方法

在具有有源滤波功能的光伏并网(Photovoltaic Power Generation and Active Filter,PV-AF)系统中,光伏电池的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)方法是其关键技术之一,针对常用的MPPT方法存在的问题,提出了一种改进的MPPT方法。该方法利用扰动观察法在最大功率点附近扰动的正向步数和反向步数基本相同的特点,判断系统工作点是否处于最大功率点(Maximum Power Point,MPP)附近。在此基础上利用变步长的扰动观察法,在远离最大功率点时采用大步长扰动,在最大功率点附近采用小步长扰动。在确定系统工作在最大功率点附近后,采用恒定电压法跟踪。扰动观察法的最大跟踪误差为1.5个电压扰动步长,提出的改进MPPT方法将最大跟踪误差降低为0.5个电压扰动步长。仿真和实验结果表明,该方法兼顾了跟踪的快速性、准确性和稳定性。     

一种改进的扰动观察法在光伏MPPT中的应用

为了提高光伏发电系统最大功率点跟踪效果,针对传统扰动观察法存在的扰动步长大小与控制精度和速度的矛盾,提出了一种改进的扰动观察法。该算法通过判断前后时刻电流差来确定光伏电池的工作点,从而决定下一时刻的扰动步长。利用MATLAB软件对光伏发电系统进行建模与仿真,用改进算法和传统的扰动观察法分别控制该系统。仿真结果验证了改进算法的可行性,并且改进算法能够更快速地跟踪最大功率点,在光照和温度发生突变时也能够准确地跟踪到最大功率点。     

一种电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法

针对定步长扰动观察法存在的不足(扰动步长过小,外部条件变化较快无法快速跟踪;扰动步长过大,在最大功率点功率振荡比较大),为了提高电流快速跟踪能力,提出一种基于电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法。该方法结合自适应变步长控制器和电流预测控制器各自优点,将此方法应用于中点钳位型三相三电平光伏发电系统。建立起10 kW三相三电平光伏发电系统实验平台,并与传统最大功率跟踪方法进行对比实验。实验结果表明:所提出的最大功率跟踪方法使系统具有很好的静、动态性能。     

两级式光伏发电并网逆变系统

针对传统的两级式光伏并网单相逆变系统能量转换效率不高、抗干扰能力较差等问题,对其控制策略进行了分析与研究。在前级升压斩波电路中,为使太阳能板达到最高的能量转换效率,采用了变步长扰动观察法进行最大功率点的跟踪;在后级单相全桥逆变电路中采取了电压、电流双闭环策略,其中外环采用比例积分调节实现直流母线电压的稳定以及为内环提供参考电流,内环采用比例谐振调节实现对并网电流的无静差控制。在该系统中,前级最大功率点跟踪策略与后级的双闭环控制两者互不干扰。最后利用MATLAB/Simulink进行了仿真,验证了最大功率点跟踪策略、比例谐振控制器、锁相环环节以及整体系统的可行性与有效性。     

短路电流结合扰动观察法在光伏发电最大功率点跟踪控制中的应用

光伏电池输出功率随外部环境和负载的变化而变化,为充分发挥光伏器件的效能,需采用最大功率点跟踪电路。对于最大功率点跟踪电路的控制已经提出了许多方法,其中短路电流法和扰动观察法因其具有简单有效的优点而得到广泛应用。针对短路电流法的缺点,该文提出一种新的在线短路电流控制方法。该方法在不干扰系统正常工作的情况下,能迅速感知外部环境变化,但该方法效率不高。为充分发挥光伏电池的效能,在线短路电流控制方法的基础上再引入扰动观察法。该文扰动观察法的扰动步长针对最大功率点处稳态特性进行优化,优化后,扰动观察法可有效消除光伏器件输出功率在最大功率点的振荡现象,从而提高系统效率。仿真和实验研究证明,该方法可以快速跟踪外部环境变化,并消除系统在最大功率点的振荡现象。     

光伏发电中MPPT控制方法综述

在光伏发电系统中,快速准确地进行最大功率点跟踪(MPPT)有利于光伏功率的充分利用.综述了光伏发电中较常用的最大功率点跟踪方法,指出各自的优缺点,对一些较实用的最大功率点跟踪算法如双步长扰动观察法、迭代比较法进行了阐述.为更好满足实际需求,对一些最大功率点跟踪方法的有机结合进行了探讨如电流固定参数法与扰动观察法相结合、...     

基于三点比较式最优梯度变步长MPPT算法研究

为了提高光伏并网发电系统效率,解决目前常用最大功率点跟踪(MPPT)算法结构复杂、可行性差、且跟踪精度和跟踪速度无法兼顾等问题,提出一种基于三点比较式和最优梯度变步长相结合的扰动观察法。通过三点比较式将光伏阵列工作点快速锁定到最大功率点(MPP)区域,以保证算法的跟踪速度;利用最优梯度变步长精确逼近MPP,实现高精度跟踪要求;采用电流微分替代功率微分简化算法结构,并将该算法应用到两级式光伏并网逆变器,以验证该算法的可行性。通过Matlab仿真模型和光伏模拟器TerraSAS验证基于三点比较式的最优梯度变步长MPPT算法的准确性、快速性和稳定性。     

隔离型直流模块式光伏并网系统控制研究

传统的光伏并网系统为了获得与电网电压相匹配的直流输出电压,需将多个光伏组件串、并联后经过非隔离DC-DC变换器,其结构扩充性较差,且无法实现每块光伏组件的最大功率点运行。直流模块式光伏并网系统采用高频隔离型DC-DC连接单个光伏组件和直流母线,并可根据实际需要将多个子模块相并联。该结构不仅具有安装灵活、维修方便等优点,还保证了每块光伏组件的最大功率点运行,提高了光伏电池的效率,且前后级相隔离提高了系统的安全性,适用于城市建筑集成光伏(BIPV)中。文章以隔离型全桥拓扑作为光伏直流模块中的DC-DC变换器,分析了直流模块式光伏并网系统的工作原理,对多直流模块并联情况进行研究,提出了控制策略。最后构建了直流模块式光伏并网系统的实验原型和仿真模型,验证了系统和控制的可行性。     

基于PSIM的光伏并网系统的仿真研究

系统仿真对于系统的设计具有指导作用,通过对光伏阵列数学模型的分析,在PSIM仿真环境下,分别建立光伏阵列模型、最大功率点跟踪(MPPT)实现模型及并网控制实现模型,并对各个模块进行仿真,仿真结果验证了系统的光伏阵列特性、MPPT实现以及安全并网实现的正确性,对于光伏系统的仿真具有一定的参考价值。     

基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计

随着光伏发电系统容量的不断扩大,光伏阵列发电预测技术对于减轻光伏阵列输出电能的随机性对电力系统的影响具有重要意义.本文提出了一种加入天气预报信息的神经网络发电预测模型的设计方案.结合历史发电量数据和气象数据分析了影响光伏阵列发电量的各项因素,采用光伏阵列的发电量序列、日类型指数和气温建立了神经网络预测模型,并对训练好的模型进行了测试和评估.预测结果表明,预测模型有较高的精度,能够解决光伏发电的随机化问题,提高系统的稳定运行能力.     

基于模糊识别的光伏发电短期预测系统

随着光伏发电系统容量的不断扩大,光伏发电预测技术对于减轻光伏发电系统输出电能的随机性对电力系统的影响具有重要意义。根据光伏发电系统的历史发电量数据和气象数据,分析了天气类型、大气温度和太阳辐射强度等因素对预测结果的影响,采用神经网络对数值天气预测数据进行模糊识别,建立了基于模糊识别的神经网络发电预测模型。研究结果表明,神经网络的结构和扩展速度对预测结果有一定的影响;把数值天气预测数据进行模糊识别后作为神经网络的输入有利于提高神经网络的预测精度;设计的神经网络预测模型具有较高的精度,能够解决光伏发电的随机化问题,有利于电力系统的功率平衡和经济运行。     

基于智能功率模块的光伏并网发电系统设计

近年来,光伏并网发电逐渐成为光伏应用的主流,对光伏并网发电系统的研究必将推动光伏并网发电技术的发展,进而增加光伏在能源替代中的作用.IPM50B5LA060是三菱公司推出的光伏专用智能功率模块,提出了基于该功率模块的光伏并网发电系统设计方案,详细介绍了系统主电路、模块外围接口电路的设计,并制作了实验样机.实验结果证明了...     

基于Non-MPPT算法的区域光伏消纳控制策略

基于两级式光伏发电系统环境自适应算法以及光伏阵列分布式结构,提出一种适用于区域光伏消纳控制的Non-MPPT（maximum power point tracking）算法,力主解决光伏发电系统出力过剩问题。该算法基于光伏模块分布式前级优化器,实现不同环境下光伏模块分散控制,并通过光伏模块输出电压、电流随机变量,导出光伏电池环境修正参数,进而实时修正区域光伏模块最大功率电压,使其最大功率电压实时跟随外部环境变化,并结合电导增量法,实现不同环境下光伏阵列全局最大功率跟踪。而后,若区域性电网光伏发电系统出力过剩,则将区域光伏按其实际出力情况进行分区管理,以区域电网对其出力分配额度为控制目标,推导出光伏阵列对应输出电压,并将其引入至光伏发电系统前级Boost电路,通过修正Boost电路占空比,使光伏发电系统输出功率快速跟随主网需求指令,解决了区域内光伏过剩出力的消纳问题。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建两级式三相光伏并网系统,验证该算法在电力系统应用中的有效性。     

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.     

SVPWM逆变技术在光伏发电系统中的应用

针对光伏发电系统中对光伏电池输出直流侧电压利用率低的问题,给出将电压空间矢量脉宽调制SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)的逆变技术应用于光伏发电系统中的方法,提高光伏发电系统的效率.在MATLAB仿真环境下,建立了光伏发电系统的动态仿真模型.仿真结果表明,SVPWM技术...     

光伏并网逆变器电流滞环跟踪控制

以MATLAB/SIMULINK为仿真平台.建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明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电流的品质,使电网功率因数为1.     

直流模块式建筑集成光伏系统的拓扑研究

在建筑集成光伏(building integrated photovoltaic,BIPV)系统中,光伏组件作为具有发电能力的表面建筑材料,通常有不同的安装方向和角度,且易受到周围建筑物等形成的局部阴影影响,而采用常规的集中式、串式和多串式技术的电气结构由于系统最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)以光伏组件串或阵列为单位,难于获得高的能量变换效率,甚至可能形成热斑,导致光伏组件的不可逆损坏。为了解决上述问题,该文提出了一种直流模块式BIPV,该系统以将光伏组件、具有MPPT功能的高增益DC-DC变换器和表面建筑材料集成为一体的光伏直流建筑模块为核心,降低了系统成本,且每个光伏组件具有独立的MPPT,增强了系统抗阴影能力。论述了光伏直流建筑模块其拓扑设计的原则,比较分析了一族候选拓扑的性能,选择了一种适合的有源箝位型电流馈入的半桥变换拓扑做为光伏直流建筑模块中的集成DC-DC变换器,构建了直流模块式系统的实验原型,验证了系统的可行性。