风光互补发电系统最大功率跟踪综述

风光互补发电系统的运行需要快速准确地进行最大功率点跟踪,为此综述了风光互补发电系统最大功率点跟踪的几种方法,包括在太阳能电池阵列部分日益成熟、改进和优化策略较多的扰动观察法、电导增量法和恒压控制法;风力发电机部分的叶尖速比控制法、功率信号反馈法、扰动观察法,分别说明了各种跟踪控制方法的优点和不足之处。最后探讨了最大功率点跟踪控制方法的发展思路,对该领域今后的研究方向做了展望。     

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。     

独立型光伏系统的研究与设计

介绍独立光伏转换系统的一般构架,提出了独立型光伏发电系统设计。为研究太阳能电池最大功率点跟踪的算法,首先建立了太阳能电池的仿真模型,然后利用此模型,在MATLAB中对扰动观察法和电导增量法这两种常用的方法进行仿真验证,接下来介绍蓄电池三阶段充电的控制策略。最后通过实验验证了此系统的可行性。     

基于占空比模糊控制的光伏发电系统MPPT技术

为了有效地利用太阳能,有必要对光伏发电系统进行最大功率点跟踪(MPPT)控制研究。文中以两级式光伏并网发电系统为研究对象,建立了任意外界环境下的光伏阵列数学模型。由于光伏阵列的非线性输出特性,将模糊控制思想引入最大功率点跟踪,提出占空比模糊控制的扰动观察法的MPPT控制策略,并通过计算机进行仿真验证。与传统的占空比扰动观察法相比较,该方法能够更加快速、准确地跟踪上太阳能电池的最大功率点。     

光伏系统功率跟踪算法的仿真平台设计及其实现

将虚拟仿真技术应用于实验课程,有利于提高教学质量,为此,文中讨论光伏系统最大功率跟踪算法中扰动观察法及电导增量法的原理,并通过Matlab/Simulink建立了它们的仿真平台。通过仿真结果对比研究上述方法,得出扰动观察法跟踪算法简单,其特点是震荡中搜索电池输出最大功率点;电导增量法的特点是平稳且快速的搜索到最大功率点。该研究为光伏发电技术的仿真平台的开发提供一种途径。     

光伏系统中最大功率点跟踪的研究

最大功率点跟踪是光伏发电研究的一个重要方向。本文介绍了光伏电池组件的特性以及光伏电池阵列最大功率点跟踪的原理,阐述了传统的跟踪光伏电池最大功率点的方法——扰动观察法,在此基础上提出了基于变换器输出电流控制的最大功率点跟踪法,该方法继承了扰动观察法的优点,并且降低了系统的成本,减轻了系统的运算负担。本研究在光伏系统的开发和应用中具有重要的科学研究意义和现实意义。     

基于短路电流和扰动观察的光伏最大功率跟踪

在光伏最大功率跟踪（maximum power point tracking,MPPT）系统中,针对传统的扰动观察法（perturbation and observation,P＆O）难以同时满足跟踪速度和精度要求的问题,在原有的短路电流法的基础上,引入一种改进的扰动观察法,该算法不仅能够消除最大功率点附近的震荡,而且还能有效地提高响应速度.利用MATLAB/Simulink平台进行仿真,实验结果表明了算法的有效性.     

基于扰动观察法的MPPT控制优化策略

为了提高光伏发电系统的充电效率,系统控制器采用高性能低功耗的ATmega16单片机为核心,通过调节PWM波占空比实时改变Buck变换器的输出电压,采用扰动观察法的MPPT控制策略,实现对光伏发电系统最大功率点的跟踪。针对扰动观察法跟踪过程中可能由于快速扰动导致功率振荡和误判的问题,系统对MPPT算法进行优化,并通过友好的人机界面实时显示最大功率曲线图。测试结果表明,该方法能够保证光伏发电系统快速、稳定、精确地跟踪最大功率点,提高了充电效率。     

基于扰动观察法的光伏电池MPPT控制算法优化

文章提出了一种基于扰动观察法的MPPT控制算法。由于光伏组件的输出特性易受到外界光照强度、环境温度影响,须在光伏发电系统中使用最大功率点跟踪技术以实现电能最大输出。传统扰动观察法的跟踪速度快,但输出的波形震荡大,光伏组件综合效率低,文章在传统扰动观察法算法的基础上进行算法优化,在保证跟踪速度的同时,减小了功率输出波形的震荡,提高了光伏组件的综合效率。在对传统算法进行优化时,将电压取样的固定步长优化调整为根据不同情况进行取样的变步长,并将优化的算法通过Matlab进行仿真实验,实验结果验证了优化后的算法的效率功能。该算法通过减小MPPT控制过程中的功率输出波形震荡,使光伏系统在输出过程中能够产生更加稳定高质量的电能。     

采用滞环比较法实现太阳能电池的最大功率追踪

通过对太阳能电池伏安特性及功率电压曲线的分析,结合光伏并网系统的特性和太阳能电池的最大功率点的跟踪原理,并提出了一种采用软件实现太阳能电池最大功率点追踪的方法。与普通的登山法相比,该方法能够准确快速地跟踪到太阳电池的最大功率点,避免了在最大功率附近因扰动而造成功率损失,并具有较好的稳定性。     

基于电流控制的光伏太阳能充电器系统研究

提出一种基于电流控制的最大功率点跟踪方法用于光伏太阳能充电器,以DC/DC变换器中的Boost电路作为开关充电器,系统由一个光伏电池模块、一个基于Boost变换器开关电池充电器和电池组成.采用光伏电池输出电流控制实现系统的最大功率点跟踪,调整占空比,从而使太阳电池阵列输出功率最大,以输出稳定的电压对蓄电池进行充电,可以提高蓄电池使用寿命,有效地提高独立光伏系统的综合效率,降低整个系统的成本.     

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。     

具有光伏水泵控制功能通用变频器的研制

文介绍一种基于DSP具有光伏水泵控制功能的通用变频控制系统。利用空间电压矢量算法实现对光伏阵列母线电压动态补偿的功能,保证在光伏阵列工作电压大范围变化条件下,变频驱动电机满足恒磁通调速控制。再结合光伏水泵系统的工作特点,给出了两种简单的CVT和TMPPT最大功率点跟踪控制方式。实现了最大功率点跟踪控制及系统的可靠稳定运行。     

A PSO‐based maximum power point tracking for photovoltaic systems under environmental and partially shaded conditions

To increase the efficiency of photovoltaic (PV) systems, maximum power point (MPP) tracking of the solar arrays is needed. Solar arrays output power depends on the solar irradiance and temperature. Also the mismatch phenomenon caused by partial shade will affect the output power of solar systems and lead to the incorrect operation of conventional MPP tracker. Under partially shaded conditions, the solar array power–current characteristic has multiple maximum. This paper presents a maximum power point tracking (MPPT) with particle swarm optimization method for PV systems under partially shaded condition. The performance of the proposed method is compared with perturb and observe (P&O), improved P&O, voltage‐based maximum power point tracking and current‐based maximum power point tracking algorithms, especially, under partially shaded condition. Simulation results confirm that proposed MPPT algorithm with high accuracy can track the peak power point under different insolation, temperature and partially shaded conditions, and it has the best performance in comparison with four mentioned MPPT algorithms. Also under rapidly changing atmospheric conditions, the P&O algorithm is diverged. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Robust state estimator design for a solar battery charging system

This article describes a robust state estimator design for a solar battery charger where there is significant noise in the output measurements of the solar array voltage that causes degradation in the performance of the maximum power point tracking. The application of the extended Kalman filter, to the photovoltaic system, can lead to enhanced state estimation results so that a recursive solution can be obtained to achieve the most accurate estimate from the noisy signals. Additionally, as a consequence of applying the Kalman filter (KF), the immeasurable state of the inductor current can be estimated without a current sensor. The proposed controller uses the estimated solar array voltage for maximum power point tracker, and the estimated inductor current for determining the battery current controller. The methods for system modeling and design of the extended KF are presented, and the experimental results verify the validity of the proposed system.     

基于双并联Boost电路的光伏系统最大功率点跟踪控制方法

光伏电池的输出功率取决于外界环境（温度和光照条件）和负载状况,需采用最大功率点跟踪（MPPT）电路,才能使光伏电池始终输出最大功率,从而充分发挥光伏器件的光电转换效能.在比较了常用光伏发电系统控制的优缺点后,依据MPPT控制算法的基本工作原理,主电路采用双并联Boost电路,具有电压提升功能,并且能够提高DC-DC环节的额定功率和减小直流母线电压的纹波.针对传统扰动观察法存在的振荡和误判问题,提出了一种新型的基于双并联Boost电路的改进扰动观察法最大功率跟踪策略.在Matlab/Simulink下进行了建模与仿真,仿真结果表明,当外界环境发生变化时,系统能快速准确跟踪此变化,避免算法误判现象的发生,通过改变当前的负载阻抗,使之与光伏电池的输出阻抗等值相匹配采满足最大功率输出的要求,使系统始终工作在最大功率点处,并且在最大功率点处具有很好的稳态性能.最后通过实验验证了该算法的有效性.     

A novel maximum power point tracking technique for solar panels using a SEPIC or Cuk converter

A novel technique for efficiently extracting the maximum output power from a solar panel under varying meteorological conditions is presented. The methodology is based on connecting a pulse-width-modulated (PWM) DC/DC SEPIC or Cuk converter between a solar panel and a load or battery bus. The converter operates in discontinuous capacitor voltage mode whilst its input current is continuous. By modulating a small-signal sinusoidal perturbation into the duty cycle of the main switch and comparing the maximum variation in the input voltage and the voltage stress of the main switch, the maximum power point (MPP) of the panel can be located. The nominal duty cycle of the main switch in the converter is adjusted to a value, so that the input resistance of the converter is equal to the equivalent output resistance of the solar panel at the MPP. This approach ensures maximum power transfer under all conditions without using microprocessors for calculation. Detailed mathematical derivations of the MPP tracking technique are included. The tracking capability of the proposed technique has been verified experimentally with a 10-W solar panel at different insolation (incident solar radiation) levels and under large-signal insolation level changes.     

光伏发电LED照明的最大功率跟踪及控制技术研究

分析研究了太阳能电池、蓄电池和光伏发电的最大功率点跟踪控制技术,对太阳能LED照明控制驱动系统的高效可靠应用进行了分析,应用MPPT原理提高太阳能电池的能效和蓄电池的充放电管理,设计了太阳能光伏发电LED照明最大功率点跟踪控制系统电路,实现了光伏发电的最大功率跟踪和LED节能照明应用。     

光伏并网逆变器的仿真研究

为了提高光伏发电效率和电能质量,对光伏并网逆变器进行了相关研究,针对光伏最大功率点跟踪问题,对传统的电导增量法进行融合和改进．提出一种改进的电导增量控制算法。该控制算法能够快速精准地跟踪最大功率点;有效改善系统在最大功率点附近的震荡现象;提高了光伏电池的发电效率。在逆变控制方面,采用电压外环、电流内环的双PI环控制,电压外环实现中间直流母线电压的稳定控制。电流内环用于控制输出电流的稳定,两者通过中间直流母线耦合,匹配简单,系统控制具有较好的快速性和稳定性;减少了谐波含量,输出电流具有良好的正弦度,且与电网电压同频同相．因而提高了电能质量。最后用matlab对光伏并网逆变器进行建模仿真,实验结果表明该系统工作稳定．性能良好。达到了预定的设计效果。