一种基于Boost电路的光伏最大功率跟踪方法

最大功率跟踪(MPPT)是太阳能光伏发电的重要组成部分,依靠最大功率跟踪可使光伏电池工作在最大功率点(MPP)附近,提高太阳能的利用率.在分析光伏电池的数学模型的基础上,选用Boost电路作为DC/DC变换来搭建仿真模型;针对传统的定步长扰动观测法存在的震荡和误判现象,提出一种改进的扰动观测法,并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真.与定步长的扰动观测法的仿真结果进行对比,表明该算法的响应速度更加迅速;在外界环境发生变化时,该算法能够快速做出判断,准确地跟踪到光伏电池的最大功率点.     

光伏电池输出特性与最大功率点跟踪的仿真分析

根据太阳能光伏电池的等效电路特点,建立了相应的光伏电池组件的仿真模型。该模型可以实现在不同光照强度和温度下光伏组件的输出特性,在此模型基础上研究了光伏组件最大功率追踪方法(MPPT)。在众多最大功率追踪方法中,扰动法有着比较优秀的控制效果。针对最常用的最大功率点跟踪方法-扰动观察法,提出一种改进型的扰动法算法,通过仿真结果和实验证明该方法在一定程度上可解决光伏电池输出非线性的问题,有效避免跟踪偏差,提高光伏电池的输出效率,且动态响应速度快,使光伏系统具有良好的动态和稳态性能。     

光伏电池的自适应占空比扰动MPPT算法研究

环境温度、光照强度和负载等因素对光伏电池的输出特性影响很大,为了提高光伏电池的工作效率,需要准确快速地跟踪光伏电池的最大功率点。在分析了光伏电池的输出特性的基础上,建立了光伏电池的仿真模型;针对传统爬山法的不足,采用了自适应占空比扰动法对最大功率点进行了跟踪控制。给出了上述两种算法的工作原理及设计过程。仿真结果表明:自适应占空比扰动算法跟踪迅速,减少了系统在最大功率点附近的振荡现象,提高了系统的跟踪速度和精度。     

新型变步长扰动观察法在光伏发电系统中的应用

光伏阵列最大功率跟踪技术（MPPT）中常用的扰动观察法（P&Q）在光伏发电系统达到稳态时,存在输出功率在最大功率点附近震荡运行。为减少输出功率震荡问题,现引入一种新型变步长扰动观察法作为最大功率跟踪控制算法,该算法可以有效减少系统动态误差。利用Matlab/Simulink仿真软件建立了基于Boost电路的光伏发电系统仿真模型,详细阐述了扰动观察法的优缺点,进而采用新型变步长扰动观察法对最大功率跟踪技术进行仿真验证。新型变步长扰动观察法通过设置功率阈值与门限斜率双重判定的方式改变扰动步长,从而达到减缓光伏发电系统达到最大功率点时的功率往复震荡现象。通过仿真比较,该改进算法在提高系统跟踪速率的基础上,有效减缓了系统达到最大功率点时存在的震荡现象,提高了系统的跟踪效率和稳定性。     

实用光伏电池建模及MPPT算法仿真

基于工程用光伏模块输出方程,利用Matlab/Simulink建立一个光伏电池实用仿真模型。该模型可以模拟实际光伏模块在不同环境下的输出特性曲线。在传统的电导增量法基础上利用计算得到的步长进行最大功率点跟踪,通过仿真结果表明在外界环境剧烈变化时改进的电导增量法可以快速跟踪光伏电池的最大功率点。该文是在Matlab/Simulink中实现了梯度变步长电导增量法,且在此给出该算法的模型搭建图,并在保证仿真精度的情况下通过加入延迟模块解决了仿真中的代数环问题。     

光伏发电系统中最大功率跟踪的研究

讨论了并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪问题-提出了实现最大功率跟踪的方法,并且比较了四种方法优缺点。在分析光伏电池伏安特性的基础上,提出扰动观察法的实现算法,通过比较前后两次功率的大小来决定光伏电池电压扰动的方向,使光伏电池最终达到最大功率点。文章利用Matlab的S-函数构建了光伏电池的仿真模型,实验结果表明,该算法可有效跟踪光伏电池最大功率点,适用于光伏并网逆变系统。     

应用于光伏发电系统的最大功率点跟踪控制器设计

为了提高光伏发电系统的效率和稳定性,从而有力促进可再生能源的推广,提出一种应用于光伏电池系统的最大功率点跟踪控制器。首先,对光伏电池系统进行Matlab/Simulink建模和仿真,并完成输出特性分析;然后,采用动态步长对最大功率点跟踪算法中的传统扰动观察法进行优化,以减少误判;最后,基于DSP TMS320F2812设计了控制器的硬件电路。实验结果显示,提出的最大功率点跟踪控制器具有更高的稳定性,有效地提高了太阳能的利用率。     

基于MATLAB的单相光伏并网系统仿真研究

分析了一种单相光伏并网发电仿真系统.根据光伏电池的数学模型建立了光伏阵列的仿真模型,采用变步长扰动观察法实现最大功率点跟踪控制,引入电网电压前馈的双闭环控制策略实现并网控制.基于Matlab仿真平台,搭建了系统仿真模型,仿真结果表明光伏电池输出功率能很好的保持在最大功率点,直流母线电压保持稳定,逆变器输出电流与电网电压同频同相,真正实现了并网,提高了电能质量.     

基于模糊-PID双模控制的MPPT技术研究

太阳能电池发出的功率不稳定,但其必存在一最大功率,为了提高光伏电池的利用率,需要采用一定的控制措施使光伏电池始终工作在最大功率点处。研究方案以独立光伏发电系统为研究对象,建立了光伏电池的数学仿真模型,并在传统模糊算法的基础上,提出一种模糊-PID双模控制方案,仿真结果显示模糊-PID算法与传统模糊算法相比,消除了在最大功率点处震荡的问题,提高了跟踪精度。     

基于双模式功率预测扰动观察法的MPPT策略

光伏系统的输出功率会随着光照强度和电池板的温度变化而发生改变,对系统最大功率点进行跟踪能最大化光伏电池转换效率。针对扰动观察法的不足,提出一种基于双模式功率预测温度补偿扰动观察法的MPPT控制方法。该方法将恒压法和扰动观察法相结合,系统在双模式之间切换运行,解决了传统方法在环境突变时响应速度慢的问题;采用功率预测算法,引入变步长算子α,克服因环境改变而发生误判的问题,减小稳态功率振荡;提出了温度补偿法,改善因环境温度变化而发生最大功率点电压偏移现象,提高了光伏系统稳态精度。仿真和实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

粒子群算法与电导增量法的双级最大功率点跟踪控制

通过对光伏发电最大功率点跟踪系统的研究,提出了PSO与电导增量法的双级最大功率跟踪(MPPT)控制算法。该算法能很好地解决传统电导增量法在采用较大跟踪步长时跟踪精度差,采用较小跟踪步长时跟踪速度慢,动态跟踪过程中功率震荡大的问题。所提出的算法包含最优占空比预测和最大功率点跟踪两个阶段。最优占空比预测阶段采用改进的PSO算法搜索最大功率点附近的工作电流和工作电压,然后根据搜索到的电压和电流计算最大功率点附近的最优占空比,该阶段能解决传统的电导增量法在采用较小步长时存在的跟踪速度慢、功率震荡大等问题;在最大功率点跟踪阶段接收上一阶段所搜索到的最优占空比,当电导增量法所产生的占空比接近最优占空比时,采用电导增量法进行控制,否则采用上一环节的最优占空比进行控制。仿真实验结果表明,PSO与电导增量法的双级MPPT控制算法跟踪速度快,跟踪精度高,功率震荡小,能很好地实现最大功率点跟踪。     

A Variable Step Size INC MPPT Method for PV Systems

Maximum power point tracking (MPPT) techniques are employed in photovoltaic (PV) systems to make full utilization of PV array output power which depends on solar irradiation and ambient temperature. Among all the MPPT strategies, the incremental conductance (INC) algorithm is widely used due to the high tracking accuracy at steady state and good adaptability to the rapidly changing atmospheric conditions. In this paper, a modified variable step size INC MPPT algorithm is proposed, which automatically adjusts the step size to track the PV array maximum power point. Compared with the conventional fixed step size method, the proposed approach can effectively improve the MPPT speed and accuracy simultaneously. Furthermore, it is simple and can be easily implemented in digital signal processors. A theoretical analysis and the design principle of the proposed method are provided and its feasibility is also verified by simulation and experimental results.     

A Fuzzy Logical MPPT Control Strategy for PMSG Wind Generation Systems

Making full use of wind power is one of the main purposes of the wind turbine generator control. Conventional hill climbing search (HCS) method can realize the maximum power point tracking (MPPT). However, the step size of HCS method is constant so that it cannot consider both steady-state response and dynamic response. A fuzzy logical control (FLC) algorithm is proposed to solve this problem in this paper, which can track the maximum power point (MPP) quickly and smoothly. To evaluate MPPT algorithms, four performance indices are also proposed in this paper. They are the energy captured by wind turbine, the maximum power-point tracking time when wind speed changes slowly, the fluctuation magnitude of real power during steady state, and the energy captured by wind turbine when wind speed changes fast. Three cases are designed and simulated in MATLAB/Simulink respectively. The comparison of the three MPPT strategies concludes that the proposed fuzzy logical control algorithm is more superior to the conventional HCS algorithms.     

基于变步长电导增量法MPPT的研究

光伏电池的输出功率与太阳辐射和环境温度变化,若不加以控制,将不会以最大功率输出。本文提出了一种变步长电导增量法,在光伏发电系统实现最大功率点跟踪。应用MATLAB建立光伏电池板的最大功率点跟踪变步长电导增量法的仿真模型并仿真。仿真结果表明,变步长电导增量法跟踪最大功率点效果良好,相比传统电导增量法,减弱了最大功率点附近振荡的情况,适合干快速变化的环境条件,具有良好的动态和稳态特性。     

基于改进多元宇宙优化算法的光伏系统最大功率点跟踪

在局部遮蔽条件下,光伏阵列的功率输出曲线呈现多峰特性,传统控制算法无法持续准确地跟踪最大功率输出点,该文提出一种基于改进多元宇宙优化(MVO)算法跟踪全局最大功率点的方法(IMVO)。引入螺旋更新和自适应压缩因子,增强了算法的全局搜索能力;改变旅行距离率的更新方式,加快了算法的收敛速度,3方面改进有效提高了算法的寻优能力。仿真结果表明:在均匀光照、局部遮蔽和变光照强度3种条件下,改进多元宇宙优化算法均能持续稳定地跟踪最大功率点,在收敛时间和收敛精度上均有较大提高,由此验证了该算法在最大功率点跟踪控制中的可行性。     

基于DSP的改进PSO光伏阵列MPPT控制应用

为了解决光伏（PV）系统在局部阴影条件下（PSC）的最大功率点跟踪问题,提出了一种基于改进粒子群算法（PSO）的快速最大功率点跟踪（MPPT）方法。与传统基于PSO的MPPT系统不同的是,采用了基于转换器电流动态行为的变量抽样时间策略（VSTS）,并且为了更快速的实现最大功率点跟踪,引入三个重要因数,即：粒子数、收敛速度以及抽样时间。采用DSP平台对提出系统进行了具体实现和性能评估,实验结果显示相比其他类似系统,在不同条件（包括PSC）下,提出算法均能够实现速度跟踪且精确度较高。     

基于复合式PSO的光伏最大功率点跟踪控制

针对不均匀光照条件下光伏阵列的MPPT跟踪控制问题,提出了基于粒子群的复合式MPPT控制算法。复合式PSO-MPPT控制算法包括离线寻优和在线寻优两个部分。离线寻优环节采用相邻粒子信息交换机制加强了在寻优过程中的收敛性以及对关键区域的搜索力度;在线寻优环节采用适应度模糊判断的方法解决了粒子群算法在线工作时扰动大、耗时长的问题。复合式PSO-MPPT控制算法将离线和在线的优化方法结合到一起,弥补了各自方法的不足。与传统的方法相比,所提出的方法具有更快的响应速度和更高寻优精度。最后通过Matlab仿真证明了所提出的算法可以实现在不均匀光照条件下的最大功率点跟踪。     

基于DSP的光伏最大功率跟踪技术的研究

光伏电池的最大功率点受光照强度、环境温度和负载大小等外界因素的影响而不断变化,因此很有必要对光伏电池的最大功率点进行时时跟踪以提高光伏电池的利用率.以分析光伏电池输出特性为基础,在实验室环境下用直流电源和可变电阻来模拟光伏电池,并选择Boost电路实现DC/DC变换来搭建实验电路;同时该实验采用DSP(TMS320F2812)作为控制器来进行最大功率跟踪算法的控制.实验结果表明,该方法可以有效地完成光伏的最大功率跟踪.     

Maximum Power Point Tracking Scheme for PV Systems Operating Under Partially Shaded Conditions

Current-voltage and power-voltage characteristics of large photovoltaic (PV) arrays under partially shaded conditions are characterized by multiple steps and peaks. This makes the tracking of the actual maximum power point (MPP) [global peak (GP)] a difficult task. In addition, most of the existing schemes are unable to extract maximum power from the PV array under these conditions. This paper proposes a novel algorithm to track the global power peak under partially shaded conditions. The formulation of the algorithm is based on several critical observations made out of an extensive study of the PV characteristics and the behavior of the global and local peaks under partially shaded conditions. The proposed algorithm works in conjunction with a DC-DC converter to track the GP. In order to accelerate the tracking speed, a feedforward control scheme for operating the DC-DC converter is also proposed, which uses the reference voltage information from the tracking algorithm to shift the operation toward the MPP. The tracking time with this controller is about one-tenth as compared to a conventional controller. All the observations and conclusions, including simulation and experimental results, are presented.