采用RT-LAB的光伏发电仿真系统试验分析

光伏系统最大功率跟踪(MPPT)控制器是验证各种MPPT控制算法的关键手段,目前控制器的开发存在开发周期长、代码需要人工编写等缺点。RT-LAB实时仿真平台突出的实时性能使其在目前的试验研究和工程设计中的使用越来越广,所以有必要对其软硬件结构及其实时性能进行研究。为此,首次全面系统的介绍分布式实时仿真系统RT-LAB的硬件结构,软件结构和仿真实现流程,结合RT-LAB半实物仿真技术和光伏MPPT的特点,进行了半实物仿真试验。试验中的MPPT控制策略通过结合Simulink软件包模型搭建实现,控制器之外的主电路采用实物电路,RT-LAB的在线调参等功能可以方便的优化控制器参数。对RT-LAB在电力电子半实物仿真中的两个特殊工具ATMISE和RT-Events的特性进行了详细说明,同时阐述了RT-LAB的软件建模规范。试验表明运用RT-LAB进行光伏控制器的开发可以解决目前控制器开发中的诸多问题。RT-LAB在光伏系统上的应用为其在微网、智能电网等实时性要求较高的系统上的应用提供参考。     

分布式光伏与储能系统协调控制终端的应用

智能电网区别于传统电网的一个特征是支持用户端接入分布式电源,从而使得用电形式多样化。以分布式光伏并网发电与储能系统作为分布式电源单元,介绍了一种分布式多电源接入电网的协调控制终端的解决方案,并着重介绍了终端白天模式和夜间模式的控制过程。     

分布式光伏储能系统的优化配置方法

光伏发电的随机性和间歇性导致资源利用率低,储能具备控制灵活、响应快速的特性,是当前解决光伏并网和提高消纳的有效手段之一。目前,高昂投资成本是制约储能推广应用的关键,文中从成本角度出发研究了分布式光伏系统中储能的优化配置方法。首先,以分布式储能系统的投资和运行成本为目标,同时考虑储能接入位置、配置容量、荷电状态和电网运行状态等为约束条件建立双层优化模型;然后,介绍优化模型求解方法,外层采用遗传算法优化储能配置位置、功率和容量,内层采用粒子群算法结合MATPOWER潮流计算工具优化储能日内运行策略;最后,在Matlab软件中采用IEEE9节点系统验证了优化配置方法的可行性和有效性。     

基于成本效益最优化的含光伏发电配电系统分布式储能规划

提出基于成本效益最优化的含光伏发电配电系统分布式储能(distributed energy storage,DES)规划研究,将供电盈利、峰值发电效益、降损效益、延长供电系统使用时间效益、CO2排放及无功支撑效益进行最优净现值(net present value,NPV)、折现回收期(discounted payback period,DPP)和效益成本比(benefit?cost ratio,BCR)评价指标归一化处理,建立全面的DES规划成本效益目标模型.此外,将DES优化规划与改善负荷功率因数及供电电压质量相结合.同时,针对光伏发电无功出力间接性影响的关键因素,本文基于太阳光照度的概率分布函数,研究了光伏发电在配电系统中渗透率大小及规划DES单元数量对DES规划成本效益评价目标函数的影响.基于该规划策略,在33节点系统进行仿真实验,最后实验仿真数值表明,所提出的优化配置策略可使总NPV最大化、并提高负载功率因数及电压质量的同时获得DES单元规划的最优位置及容量.     

光伏发电储能系统接入电气化铁路的探讨

为了实现铁路领域的节能减排和可持续发展,提出一种基于背靠背变流器将储能与光伏系统接入铁路牵引供电系统的方案。分析了系统工作原理,提出了一种上层能量管理、下层变流器控制的协调控制策略,并仿真验证了该供电方案与控制策略的正确性和有效性。     

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。     

含储能的分布式光伏并网系统对配电网调峰的研究

针对配电网负荷需求变化引起的电力峰谷问题,本文研究了含储能的分布式光伏并网系统对配电网削峰填谷的控制策略,设计了两级式微型逆变系统,提出了基于并网点电压补偿的调峰控制策略。同时为保证光伏并网系统高效运行,提出了分段运行模式。并对整个系统进行了参数设计和仿真,验证了光伏并网系统加入储能装置进行调峰控制的可行性,有效解决了调峰问题,以保持电网稳定运行,为储能系统用于配电网调峰的研究应用提供了技术参考。     

基于工程模型的光伏建模与输出特性仿真

基于光伏电池的工程模型,在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了光伏阵列仿真模型,可模拟仿真给定光伏模块参数、光伏阵列串并联方式、外界环境变化下的光伏阵列特性曲线,并具有最大功率跟踪功能,其中采用考虑外界环境因素变化的恒电压控制方法,方法简单易行。该模型有较好的通用性,为光伏发电系统的研究提供了仿真模型和平台。     

光伏发电系统中的储能电池

能源日趋紧张,开发利用新能源已成必然,采用光伏系统开发利用太阳能是有效的途径。本文简要介绍了光伏发电系统、储能电池的特殊要求,分析了多种储能电池在光伏系统中的适用性。     

含分布式光伏及储能变流器的微网故障特征与保护

在并网时,微网中所含的分布式电源可能包括恒功率控制的光伏变流器或电流下垂控制的储能变流器,其中传统电流下垂控制的储能变流器在电网电压跌落时所输出的较低的故障电流,以及可能会出现的功角失稳现象都为其故障保护带来了困难,而基于滞环控制的改进电流下垂控制可以使其在电网故障时保持功角稳定,同时具备低压穿越能力,给故障电流带来新的特征,有利于故障检测以及保护判据的配置。本文考虑变流器的低压穿越特性,分析了含分布式光伏及储能变流器的微网内部不同位置发生故障时的电流特征,利用正序电流故障分量与母线正序电压故障分量的相位差来判断故障方向,并提出基于EtherCAT工业以太网的集中式保护方案。最后,通过仿真与实验验证了所提方案的可行性。     

光伏逆变器输出侧无测量装置最大功率跟踪控制方法

最大功率点跟踪控制问题是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。通过对太阳能电池板模型的建立及伏安特性、功率电压曲线的分析,对一种光伏输出侧无测量装置(PV Output Sensorless,POS)的最大功率跟踪控制方法进行了建模仿真实验,验证了该方法的可行性与正确性。在大规模的光伏发电中,这种控制方法更为安全;而且发生跟踪失败的几率较传统的MPPT算法更低,控制简单并且可靠。     

基于PSCAD的改进后的光伏电池仿真研究

对传统的光伏电池数学模型进行改进,并在PSCAD仿真环境下对其进行建模。考虑到光伏系统存在最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)的问题,因此有必要建立MPPT的仿真模块。系统仿真结果充分体现了改进后光伏电池的有效性,MPPT控制效果非常明显。     

基于PSASP_UPI的光伏建模及混合步长仿真*

PSASP_UPI可将PSASP和Simulink结合起来,弥补PSASP在光伏建模上的劣势,但PSASP在仿真时不会控制UP的仿真步长,导致其对Simulink模型利用不完全,甚至仿真结果失真。针对该问题,提出了一种基于改进UP的混合步长仿真方法。利用Simulink Code将光伏并网模型编译成C代码并嵌入UP中,在VC环境改进UP为每接收一次PSASP的计算结果就把它作为初值单步计算一百次,保存每次计算结果并将最后一次的计算结果传给下一时刻的PSASP。PSASP搭建的CEPRI 36节点光伏并网仿真算例表明改进UP的混合步长仿真的方法相对固定步长仿真方法更具精确性和可行性。     

光伏蓄电池MPPT-脉冲充电方法研究

铅酸蓄电池广泛应用在光伏发电系统中,为提高光伏发电效率,同时延长蓄电池的使用寿命,提出了一种将最大功率点跟踪(MPPT)与恒压脉冲充电结合的分段充电策略,即涓流充电-MPPT充电-脉冲充电。其中MPPT可使光伏电池获得最大功率输出,而脉冲充电又可提高铅酸蓄电池的充电效率和寿命。对系统进行仿真,分析表明相对于普通的PWM光伏控制器,该策略不仅充分利用光伏能源,而且在此策略控制下蓄电池充电效率得到提高,延长了使用寿命。     

A power compensation and control system for a partially shaded PV array

The power–voltage and current–voltage characteristics of a PV array change with the variation of insolation and temperature. In particular, the output power of a PV‐panel block consisting of series‐PV modules inevitably goes down due to partial shading caused by peripheral obstacles. This results in a significant reduction of the total output power from the PV power generation system where a couple of PV blocks are parallel to the DC terminal of interactive inverter because of mismatch of the optimum operating voltages between the PV blocks. In this paper, we propose a power conversion system to compensate the output power of a partially shaded PV array. The proposed system can control the output power of the PV array on a PV block basis, which contributes to a more efficient and simpler implementation of the PV power compensation system than that by individual controls of PV modules using DC–DC converters. In addition, inverter DC voltage is appropriately controlled so that the maximum output power from the overall PV array can be obtained. Then, the feasibility of the system is investigated and verified from the simulation and experimental results. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(3): 74–82, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10203     

一种便携式简易智能光伏充电器的设计

提出了一种便携式简易智能光伏充电器的设计方法。充电器仅由几片模拟芯片组成,结构简单,易于实现。充电器有三种充电模式：MPPT充电,恒压充电,限流充电。充电器可根据实际情况智能切换充电模式,既充分利用光伏电池,又不损伤蓄电池。充电器易于集成,从而减小体积使其更适合便携的应用场合。最后制作了一台60W的样机,验证提出的设计方法是可行的。     

一种便携式简易智能光伏充电器的设计

提出了一种便携式简易智能光伏充电器的设计方法.充电器仅由几片模拟芯片组成,结构简单,易于实现.充电器有三种充电模式:MPPT充电,恒压充电,限流充电.充电器可根据实际情况智能切换充电模式,既充分利用光伏电池,又不损伤蓄电池.充电器易于集成,从而减小体积使其更适合便携的应用场合.最后制作了一台60W的样机,验证提出的设计...     

新型光伏系统MPPT控制策略的研究

在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了光伏电池的通用仿真模型,并提出了一种新的基于神经网络预测结合中值法的光伏发电系统最大功率点跟踪（MPPT）的控制策略.在外界环境或负载发生变化时,先通过BP神经网络给出新的外界条件下的初始占空比,再结合小步长的中值法,直至达到最大功率点跟踪的目的.最后利用生成的神经网络模块,进行了相关的对比仿真,结果表明,新的控制策略能够快速、准确的跟踪到当前条件下的最大功率点,并具有较好的稳态性能.     

An MPPT control scheme for a PV system utilizing limit cycle operation and its system design

This paper proposes a new simple maximum power point tracking (MPPT) control scheme for a PV system without using conventional “mountain climbing” optimum operating point searching technique. Although no information is needed on PV array, the generated output power is maximized by utilizing limit cycle phenomena occurring on the equilibrium/nonequilibrium boundary of system power flow. A parameter design procedure to determine operating period based on a theoretical model is presented. It has been found that the operating period of limit cycle is kept constant depending on the circuit and control parameters irrespective of the insolation conditions of PV array. Availability of the proposed new MPPT control scheme has been shown by simulation and experimental results. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(2): 67–75, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10134     

单相非隔离型并网光伏逆变器研制

针对输入宽范围光伏电池电压,提出了一个采用准两级式主电路拓扑和双CPU控制的单相非隔离并网逆变器系统方案,并建立基于Simulink的光伏发电系统仿真模型。其中,为满足宽电压范围光伏电池的最大功率跟踪MPPT,系统的MPPT放在单相逆变桥级实现。仿真和实验结果表明,样机性能指标优良,系统采用的改进变步长扰动观察法可以减小MPPT时的振荡,采用基于电感安匝特性曲线插值求电感的方法,可以有效满足无差拍并网电流控制对输出滤波电感模型精度要求较高的特点,克服粉芯类磁芯电感随电流变化大的缺点。