基于双重跟踪技术的光伏发电控制器的研究

为提高光伏电池的发电效率,阐述了一种基于太阳跟踪和最大功率点跟踪(MPPT)的光伏发电控制器的设计与实现.该新型控制器通过驱动两个直流电机实现光伏电池自动跟踪太阳,使其平面时刻与太阳光保持垂直.该控制器的另一个重要功能是通过MPPT技术使光伏电池输出最大功率.在实现MPPT过程中,为克服传统扰动观测(P＆O)法带来的动态响应慢,稳态振荡,甚至在环境突变条件下出现跟踪错误等缺点,提出了一种改进的扰动观测(IP&O)法.最后实验结果表明该双重跟踪技术使光伏电池发电效率提高约45%～50%.     

光伏发电的双轴自动跟踪控制系统

如果光伏电池板能自动跟踪太阳,保证太阳光始终垂直于光伏电池板平面,使光伏电池板接受的光通量最大,能大大提高发电量。本文研究了一种基于PLC的光伏电池板自动跟踪系统,通过东西南北4个光线传感器来检测太阳光的方位,将得到的模拟量电压信号转化为数字量信号,使用PLC控制偏转机构中的直流电机正转或反转,带动光伏电池板转动,使光伏电池组件正对太阳光源,从而实现实时跟踪的目的。试验结果表明,该控制系统能准确跟踪光源,光伏发电效率增加30%以上,并且工作性能稳定。     

基于无线网络光伏电站计算机监控系统设计

研究了基于太阳自动跟踪的独立光伏发电系统.太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要方式,发展前景非常广阔.目前,光伏发电系统多采用固定安装的形式,这种发电系统具有发电效率低、成本高、不宜推广等缺点.在光伏发电系统中使用太阳自动跟踪能有效地提高太阳能的利用率.设计了一种基于无线网络的自动跟踪式光伏发电站监控系统,应用DSP芯片,调整安装在双轴旋转平台上的微型光伏传感器与太阳光的角度,获取太阳光的强度和角度的测量信息,通过Zigbee接口向系统中其它设备报告.实验证明,该系统具有耗能小、精度高等特点.     

ARM7处理器太阳能光伏发电自动跟踪控制系统

目前光伏发电的一个应用瓶颈是发电效率低,制约了光伏发电的应用和发展。设计自动跟踪的光伏发电系统是提高光伏发电效率的一种重要途径。自动跟踪系统有利于使太阳光线尽可能地垂直入射于太阳电池板,使电池板最大限度地获得太阳辐射能量。从工程应用实际出发,采用ARM7处理器为主控芯片,设计了光伏发电自动跟踪控制系统及嵌入式光伏MPPT控制方案。该系统由太阳跟踪器和二维平面支架控制器组成,通过GPS提取相应数据,计算出太阳的高度及方位角度。而后通过PWM调速方式驱动电机,对光伏发电二维平面支架进行适当调整,从而实现对太阳的自动跟踪。实验结果说明该控制器能有效地提高太阳能的利用率。     

聚光光伏-光热综合利用系统性能分析

针对光伏电池发电过程中光电效率低、太阳光得不到充分利用以及光伏电池聚光的问题,西安交通大学设计并搭建了一种聚光光伏-光热综合利用系统,采用复合抛物面聚光器对太阳光进行聚光,采用低成本的二维跟踪系统进行太阳跟踪,设计双层流体通道对光伏电池进行吸热、散热,利用水工质带走红外光产生的热量以及电池产生的废热,通过水工质进口流量的调节,协调电效率和热效率,从而实现高效太阳光热电联用。在所搭建系统上建立了系统评价体系,通过数值模拟对系统性能进行了分析研究。     

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.     

光伏电池和MPPT控制器的仿真模型

分析了光伏电池的工程用数学模型,并在MATLAB环境下建立了光伏电池的仿真模型。设计了最大功率点跟踪控制器的仿真模型,用来实现光伏电池的最大功率输出。该控制器使用导纳增量法实现最大功率点跟踪。在MATLAB/SIMULINK环境下搭建光伏发电系统的仿真模型进行了仿真。仿真结果表明,搭建的仿真模型能够准确地反映不同自然条件下光伏发电系统的特性与功能,可以用于光伏发电系统的仿真研究。     

基于DSP的独立式光伏发电系统的研究

为了提高光伏发电系统的效率,介绍了一种带光伏电池阵列自动跟踪系统的小功率光伏发电系统.该系统采用TMS320F2812作为核心处理器,在同一块芯片中完成了自动跟踪、DC-DC驱动和SPWM波形生成.太阳光自动跟踪系统经长期研制、改进,实际跟踪精度大于0.1°立体角,对整机效率提高有显著作用.逆变主电路采用高频变压器形式,从而使整机质量、体积都明显减小.经样机实验证明该独立式光伏发电系统稳定性高、转换效率高.     

太阳能跟踪系统的智能控制及系统设计

研究了光伏发电和最大功率点跟踪的基本原理及特性,并基于MPPT原理的控制思想,提出了一种新的太阳光跟踪方式用来提高光伏发电的效率。首先建立了用模糊控制算法实现的太阳光跟踪系统,仿真验证了方案的可行性;然后采用CycloneII 2C70 FPGA为研究开发平台,搭建了以步进电动机等为主的执行机构,实现了该智能型太阳光跟踪系统的功能,该系统对提高光伏发电的太阳能利用率具有重要意义和应用价值。     

基于植物光合作用的太阳光谱分离技术进展

现有的光伏农业项目中,光伏板影响植物生长的问题越来越突出。传统的光伏农业主要采用以下两种方法:直接在农田顶部铺设晶硅电池以实现太阳光的几何分离,或者使用具有固有光谱特性的非晶硅电池来分离太阳光,但这两种光伏农业都无法满足植物光合作用所需的光照,严重影响了作物的品质和产量。为解决上述问题,我们介绍了一种新型光伏农业方案——基于植物光合作用的太阳光谱分离技术,该方案将太阳光谱中植物光合作用所需波段精准分离,此部分能量只占太阳光总能量的10%,剩余90%的光能用于光伏发电。目前,实验系统所产生的功率可以达到每平方米70 W。实验结果表明,该方案可以实现植物生长与光伏发电的平衡,实现太阳能和土地的高效利用。     

多光伏发电单元并入弱交流电网系统的站内/站网次同步振荡特性分析

针对多光伏发电单元并入弱交流电网系统的次同步振荡(sub-synchronous oscillation, SSO)问题,建立了3个光伏发电单元并入弱交流电网系统的小信号模型。通过特征值法分析,得出系统中存在的SSO模式,并计算各SSO模式的参与因子。结果表明,系统中存在2个站内SSO模式和1个站网SSO模式。站内SSO模式由光伏电站内部3个发电单元之间交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数;站网SSO模式由3个发电单元与交流电网交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数和交流电网。同时,通过分析主导因素对站内/站网SSO模式的阻尼耦合特性,得出光伏发电单元的发电容量、直流侧电容、电流内环控制器参数变化对2种SSO模式阻尼的影响趋同。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建时域仿真模型,验证了理论分析结果的正确性。     

多光伏发电单元并联接入弱交流系统的稳定性分析

围绕弱交流系统下多光伏发电单元并联运行的稳定性问题,建立了两个光伏发电单元并联小信号模型,分析电网强度、各光伏发电单元运行工况以及各逆变器锁相环控制器参数对其运行稳定性的影响,揭示各光伏发电单元的运行耦合机制。同时,提出了一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制策略,等效地减小电网阻抗,提高多光伏发电单元并联接入弱交流系统的运行稳定性。研究结果表明:随着各光伏阵列输出功率的增加和电网强度的降低,多光伏发电单元易发生振荡现象;一定范围内增加各逆变器锁相环控制器比例系数(暂不考虑积分系数的影响),可增强系统阻尼,易于提高系统的稳定性;相比于单个光伏发电单元接入弱交流系统,多光伏发电单元间功率环路存在耦合项,易受光伏发电单元运行工况与锁相环控制器比例系数的影响,不利于系统稳定运行。基于时域仿真算例验证了理论分析的有效性和控制策略的可行性。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

基于模糊参数自整定数字PID控制的光伏最大功率点跟踪技术研究

介绍了光伏电池的输出特性及最大功率点跟踪（MPPT）技术的基本原理。针对光伏电池的特点,提出一种采用模糊参数自整定数字PID控制实现光伏系统MPPT控制的方法,其能快速响应外界环境的变化,使光伏系统始终工作在最大功率点。仿真和实验结果证明该系统具有鲁棒性和快速响应等优点。     

基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法

并网光伏发电系统的故障穿越是大规模新能源接入电网和灵活调控的技术难题,针对传统光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法。在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流的限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,详细阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了模糊神经网络算法的数学模型和实现流程。最后,在Matlab/Simulink平台下搭建了系统仿真模型,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

小型分布式光伏发电系统设计

国内对于小型分布式光伏电站的开发研究还不成熟,为此提出了一种针对小型分布式光伏发电系统的设计方法。介绍了充放电控制器、逆变器的选择依据及储能电池的设计公式,根据光伏组件的电气特性阐述了其串并联设计公式、光伏电缆选型方法,根据光伏组件的不同布置情况推导出了光伏阵列间距计算公式,确定了光伏组件前后排的布置间距。通过上述方法辅以具体设备参数,实现了整个发电系统的参数化设计。     

光伏并网发电通信控制装置的设计

设计了一种光伏并网发电通信控制器。通过RS-485口采集各组光伏发电单元及其他设备的模拟量参数,计算光强、直流电压和电流进行逆变辅助控制,对自动跟踪各单元进行一致性控制,并利用检测风速对自动跟踪各单元进行保护控制。采集计算系统运行参数,供检测系统显示和分析。该通信控制器还具有基于Modbus协议的远方通信功能。     

分布式光伏发电系统输出功率微分控制策略研究

光伏发电系统（photovoltaic power generation system,PV）内环控制器控制策略有最大功率跟踪控制策略（maximum power point tracking,MPPT）与直流母线电压支撑策略。两种控制策略切换时易导致直流母线电压过压,系统振荡,严重时将导致PV停机。根据光伏阵列的输出特性,提出一种输出功率微分控制策略。采用该控制策略,PV控制系统可自然切换控制目标,避免MPPT控制策略与直流母线电压控制策略间进行切换,进而可减少直流母线电压振荡,提高系统性能。外环控制器则采用下垂控制实现各个分布式PV输出功率均匀分配。     

基于分层控制的光储发电系统电能质量提升方法

分布式光伏发电系统是可再生能源的有效组织方式,随着分布式光伏渗透率的不断提高,给电网供电品质带来了挑战。针对分布式光伏直流侧输出功率波动、交流侧谐波电能质量的问题,提出光储联合发电系统加以应对。通过在直流侧加设一体化的混合储能系统,平抑光伏输出的波动性;利用基于自适应滤波算法的负荷谐波检测算法,以及分布式光伏电能质量主动治理控制方法,有效降低交流侧的谐波水平。提出了基于分层控制的光储联合发电系统控制方案,功率调度层管理光伏、电池和超级电容的功率潮流,变流器本地控制层控制各变流器精确跟踪指令功率,可以提升光储联合发电系统的可调度性和电网友好性。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提控制算法的可行性和有效性。     

Monitoring and control technology of solar photovoltaic power generation system

In view of characteristics of solar photovoltaic (PV) power station such as the decentralized layout and massive monitoring and control information, a solar PV power generation monitoring and control system has been designed. The system is designed into three layers namely the sensor and actuator layer, the PLC field monitoring and control layer and the remote network monitoring and control layer. Through ZigBee wireless network, PROFIBUS and GPRS wireless network, the system makes the three layers exchange information rapidly, and the system supervises not only various operational parameters of the power generating system but also weather changes as a way to change the solar tracking strategy of the PV power generating system and reduce the operating energy consumption of the system. Through the hardware redundant design of PLC central controller and the upper computer, the solar PV power station can be more secure and reliable when running.