直流光伏变换器的研究与应用

针对直流配电系统消纳新能源发电模式下缺乏直流型变换器的现状,基于交错并联Boost拓扑结构,结合扰 动观察法最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT) 控制策略,采用电压电流双闭环的控制模式, 开发了直流型光伏DC/DC变换器.对直流型光伏DC/DC变换器的调试表明,该变换器可实现光伏发电的高效化最 大功率点跟踪,输出稳定的直流电压,长时间带载实验表明该变换器具有稳定且高效的运行特性.     

光伏发电最大功率跟踪控制器的设计

针对目前太阳能发电系统效率低的问题,本文利用微控制器设计了一种太阳能光伏发电最大功率跟踪控制器。该控制器采用升降压式DC/DC转换电路,利用电压扰动法实现最大功率点跟踪,使太阳能光伏电池始终保持最大功率输出;控制器还能实时测量蓄电池的端电压,对蓄电池进行充放电保护。该控制器软硬件结合、可靠性高,提高了太阳能光伏发电系统效率,并延长了蓄电池使用寿命。     

光伏阵列MPPT充电控制器的设计

针对实时追踪光伏阵列最大功率输出的问题,设计了一种通过检测光伏阵列输出电压和电流的大小,实时高速改变充电控制脉冲的占空比,从而实现最大功率点跟踪的充电控制器.采用CS51221芯片和DC - DC变换电路实现了这种控制方案,并对其进行了计算机仿真,仿真结果表明此方案能很好地实时追踪光伏阵列最大功率点,有效的提高能源的利...     

滑模控制在PV扰动法最大功率跟踪中的应用

在两级式光伏并网发电系统中,前级Boost变换器实现太阳能发电系统最大功率点跟踪控制。研究了一种基于滑模控制的最大功率点跟踪策略。实验结果证明,该系统具有优良的动态和稳态性能,能够快速、准确地跟踪太阳能电池的最大功率点,使太阳能发电系统以最大功率输出能量。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

一种带储能的光伏发电DC/DC变换器控制方法

针对具有储能的光伏发电DC/DC变换器系统,探讨了DC/DC变换器的控制,根据电池和负载的状态,合理地实现光伏发电功率的控制。针对光伏发电DC/DC的应用场合,分析了独立光伏发电系统的功率流动情况,并提出了限定功率点跟踪(LPPT)的控制方法,分析了LPPT在静态及动态条件下的工作过程。同时,将LPPT和最大功率点跟踪(MPPT)算法相结合,从而灵活控制光伏电池的输出功率,适用电池的储能状态,满足负载需求。控制方案在实验模型上进行了初步验证。     

后备式光伏发电系统的研究与设计

以光伏发电技术为基础,结合电力电子和微机控制等技术,研究并设计了后备式光伏发电系统.与传统的独立式光伏发电系统相比,该系统能够拧制人阳能电池自动跟踪太阳光,并实现光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)控制和对蓄电池的充放电保护等功能.最后,建立了功率变换器以实现DC/DC,DC/AC变换.实验结果验证了该系统的可行性利实用性.     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

一种基于ON/OFF控制的太阳能电池MPPT控制器

在太阳能光伏发电系统中,为了降低系统造价并提高对太阳能的利用率,一般需要实现最大功率点跟踪.本文通过分析太阳能电池的功率-电流(P-I)特性曲线,提出了一种新的利用硬件电路来实现最大功率点跟踪的方法.与以往跟踪方法不同,该方法简单实用,仅需采样太阳能电池的输出电流和电压,通过比较其输出电流的变化率和输出功率的变化率,基于ON/OFF控制太阳能电池输出端电容的充放电,使其输出电流(或电压)达到最大功率点电流(或电压),实现了真正意义上的MPPT.以Buck DC/DC变换器为例,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

基于光伏电池模拟器的最大功率点跟踪控制研究

不论光照强度及环境温度如何变化,最大功率点跟踪控制都可以使光伏电池输出最大功率.由于照度、环境温度等条件不可控,变化周期长,在光伏阵列发电系统中研究最大功率点跟踪控制有众多不便.提出一种光伏电池模拟器,在实验室内可以模拟光伏电池特性,改变照度等外界条件.分析了在DC-DC变换器中控制占空比实现最大功率点跟踪控制的方法,在基于光伏电池模拟器构建的实验系统中实现了不同照度下的最大功率点跟踪控制.     

两级式光伏发电系统低电压穿越控制策略研究

随着中功率两级式光伏逆变器在大中型发电系统中的大规模应用,基于两级式光伏逆变器的低电压穿越控制技术得到越来越多的研究。与单级式光伏逆变器相比,两级式光伏逆变器存在前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器,控制更复杂,低电压穿越难度更大。文中首先进行了系统建模,然后提出了一种基于控制模式无缝切换的低电压穿越控制策略,DC/DC变换器在稳态时作为MPPT控制器进行最大功率点跟踪,DC/AC逆变器作为恒压源稳定直流母线电压。在低电压穿越时,DC/DC变换器以恒直流母线电压方式运行,DC/AC变换器以有功无功模式运行。此方法可以解决低电压穿越过程中有功不匹配而导致的直流母线过压的问题。最后,通过在一台40k W的两级式光伏并网逆变器样机上进行实验,验证了理论分析的正确性及可行性。     

风光互补逆变器串联发电系统功率平衡控制

介绍了风光互补逆变器串联发电系统的拓扑结构,采用载波移相正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)技术控制各个发电单元逆变器的通断,该调制方式下系统输出电压为多电平,且电压、电流的谐波含量大大降低。在功率预测和功率分配的基础上对发电系统进行能量管理,根据负载功率需求分别通过调节发电单元DC/DC变换器和蓄电池双向DC/DC变换器,控制各个发电单元以及蓄电池的输出功率,达到系统功率平衡控制的目的。仿真结果表明,该功率平衡控制策略能够保证系统功率平衡,满足系统在独立运行时负载功率跟踪控制的要求。     

光伏发电系统高增益DC/DC变换器的研究

介绍了多种应用于光伏发电系统的前级DC/DC电路拓扑的优缺点,总结了DC/DC变换器应用于光伏发电系统中出现的新技术。提出了4种软开关高性能、高增益DC/DC非隔离及隔离型变换器的基本思想,以实现所有功率开关管的软开关。     

基于两象限DC/DC变换器的光伏发电系统

传统MPPT电路串联在光伏组件和负载之间.光伏板产生的所有电能都要经过DC/DC变换器进行处理.因此.整个光伏发电系统的效率就要依赖于DC/DC变换器的效率.针对离网型光伏发电系统提出一种两象限DC/DC变换电路,并将最大功率跟踪电路与其并联,主要能完成蓄电池充放电,升降压电路的功能.由于与主电路并联,仅有少部分能量通...     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能。光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制。在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理。在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环。系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能。当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定。对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效。     

一种新型光储系统的电路结构及其控制方法

现有的集中式光储一体化系统为提高输出电流,一般将多个光伏组件并联,但这种结构在局部阴影下能量利用效率较低;而将每个光伏组件经过DC/DC变换器接入直流母线的方案虽能提高光伏利用率,但变换器的容量和成本较高。为此提出一种新型光储一体化系统的电路结构及其控制方法:首先将光伏组件和DC/DC变换器的输出端串联后接入直流母线,实现所有光伏组件的最大功率跟踪控制,与现有方案相比大幅降低了DC/DC变换器的电压等级和成本;继而设计适用于该光储一体化系统的能量管理策略,在保证蓄电池荷电状态不超过允许范围的前提下,可实现整个光储一体化系统并网功率的分时恒定。最后,在RT-LAB半实物仿真平台上验证所提系统结构和控制策略的有效性。     

宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器

隔离升压型DC/DC变换器是一类可以将低压直流母线变换成高压直流母线并实现电气隔离的变换器的统称。该技术在新能源发电领域如燃料电池发电系统以及微逆变器系统中应用广泛,其研究热点是宽输入适应性、高增益和高效率功率变换。LLC谐振变换器很好地符合这些要求。为此,研究了基于全桥LLC谐振变换器的高增益隔离升压型DC/DC变换器,提出了单级式和两级式两种方案,单级式方案为输出稳压LLC谐振变换器,而两级式方案为Boost变换器级联输出不稳压LLC谐振变换器。分别提出了LLC谐振变换器在单级式和两级式方案中的基于最佳励磁电感的谐振腔参数设计方法,并且分别通过样机实验验证了所提出的设计方法的有效性。     

小功率光伏并网逆变器控制的设计

阐述了一种小功率光伏并网逆变器的控制系统。该光伏并网逆变器由DC／DC变换器与DC／AC变换器两部分组成，其中DC／DC变换器采用芯片SG3525来控制，DC／AC变换器采用数字信号处理器TMS320F240来控制。由于DSP实时处理能力极强，采用合适的算法能确保逆变电源的输出功率因数非常接近1，输出电流为正弦波形。该控制方案已经在实验室得到验证。     

中压直挂光伏发电系统模块间电压–功率自主跟踪控制方法研究

中压直挂光伏发电系统不需要工频升压变压器和无功补偿装置,无夜间损耗,近年来受到广泛关注。大量光伏组串经隔离型直流变换器输出串联汇集,再通过模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)换流器并网送出功率,形成两级式中压直挂光伏发电拓扑。该拓扑运行效率高,但各光伏组串最大功率点追踪(maximum power point tracking,MPPT)控制较为困难。把隔离型直流变换器输入侧并联,并在光伏组串与隔离型直流变换器间插入MPPT变换器,有利于MPPT控制,但增加系统损耗。面向两级功率变换式中压直挂光伏发电系统,提出隔离变换器的模块间电压-功率自主跟踪控制方法,使变换器在实现各光伏组串最大功率点追踪控制的同时,不经过通信和闭环控制就可以实现各功率模块输出电压自动分配,从而可以减少功率变换层级,提高运行效率和鲁棒性。仿真分析和小功率实验结果验证所提模块间功率控制策略的有效性。     

提升光伏系统发电效率的分布式MPPT策略

为提升光伏发电系统在局部阴影时发电效率,给出一种光伏组件串联DC/DC变换器作为基本单元的分布式最大功率点跟踪(MPPT)策略。通过每一块光伏组件所串联的DC/DC变换器来跟踪该光伏组件的最大功率,从而实现所有组件在辐照不均匀及制造差别等因素造成的输出特性不一致时依然能实现系统MPPT,在避免复杂的全局MPPT算法的同时,显著提升系统发电效率。先对该策略进行了理论分析,然后通过Matlab/Simulink对传统阵列与新的阵列进行了仿真对比,最后实验进一步验证了新型阵列的有效性。