Droop Control Method to Achieve Maximum Power Output of Photovoltaic for Parallel Inverter System

In general,the power distribution of a parallel inverter is achieved by the use of droop control in a microgrid system,which consists of PV inverters and non-regeneration energy source inverters without energy storage devices in an islanded mode.If the shared load power is no more than the available maximum PV inverter output power,then there is a power waste for the PV inverter.In addition,due to the intermittency of PV sources,the system may become unstable if the shared load power is more than the available maximum power output of the PV(MPO-PV)inverter.Therefore,in order to avoid power waste and potential instability caused by insufficient PV power by traditional droop control,this paper recommends an improved droop control scheme to maximize the power output of PV units.As required by the load,the remaining power is composed of the other inverters,which can effectively improve the utilization rating of renewable energy sources and system stability.At the same time,according to the system stability analysis based on small signal modeling,it has been designed around the droop coefficients of the improved droop control loop.In the end,the simulation and experimental results show that the suggested scheme has a varied validity and robustness.

基于海南生态环境下光伏电池输出特性的建模与仿真研究

研究不同环境下光伏电池输出特性,对研究最大功率点和提高光伏系统效率具有重要意义。建立了改进的光伏电池数学模型,搭建了光伏电池的仿真模型,对光伏电池在不同光照强度和不同温度下的输出特性进行了仿真,并针对海口地区的具体情况,在不同倾角下对光伏电池输出各项参数进行仿真。最后,总结出光伏电池随光照强度和环境温度的变化规律,确定了海口市光伏电池板的最佳安装倾角。

无线电能传输系统最大效率追踪及恒压输出复合控制方法

针对无线电能传输(WPT)系统的传输效率受耦合线圈之间的互感以及负载影响的特点,该文提出一种基于阻抗匹配技术的最大效率追踪及基于前馈PI控制的恒压输出复合控制方法。首先,对双边LCC型WPT系统的参数和传输效率进行分析,通过调整系统参数优化系统的传输效率。其次,在二次侧使用DC-DC变换器采用阻抗匹配的方法实现最大效率追踪,同时在一次侧采用DC-DC变换器利用前馈PI控制器闭环控制负载端电压实现恒压输出。该方法中,效率追踪和电压控制之间相互独立,互不干扰。此外,该方法还通过系统工作时的电路参数来估算线圈间的互感值,并通过线性拟合的方法对该估算互感值进行修正,得到更精确的互感估算值。最后,通过搭建实验平台验证了该方法的可行性和有效性。与PI控制相比,前馈PI控制方法在快速性和抗扰动性上均具有明显优势。

基于发电集群协同划分的分布式光伏发电并网功率调节方法

分布式光伏发电并网的平稳运行至关重要。为了降低功率波动对电网频率的影响,本研究基于发电集群协同划分,设计分布式光伏发电并网功率调节方法。首先,在构建分布式光伏发电模型的基础上,分析其发电输出特性,并跟踪最大输出功率点。然后,基于协调算法动态划分光伏发电集群,并计算无功调节和有功调节范围。最后,在光伏功率波动平抑的基础上,规划并网系统调频储能容量,再构建分布式光伏发电并网功率调节模型,抑制各电池储能系统间功率环流问题,实现功率调节。根据仿真实验可知,在3种典型天气条件下,该方法均能够有效控制并网光伏发电功率。并网系统出现故障后,该方法能够在短时间内快速响应,完成功率平衡调节。

考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略

在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。

D类音频功放的双声道转单声道电路设计

本文设计了一种适用于D类音频功放的双声道转单声道电路,可有效将立体声放大器转换为单声放大器。该电路有效降低了功放的输出阻抗,减小了输出功率管的耗散功率,提升了效率;同时,因其并行工作的原理,单声道模式的总承载电流增大,相同总谐波失真下单声道模式的最大输出功率得到提升。

基于最大准入功率计算的分布式光伏电源故障预警

太阳辐射量、太阳能电池组件的倾斜角度、太阳能电池组件转化效率等都是影响光伏发电功率的重要因素,在对分布式光伏电源进行故障预警时,最大功率的约束是研究的重点和难点。为此,提出基于最大准入功率计算的分布式光伏电源故障预警方法。构建分布式光伏电源出力模型,获取分布式光伏电源的无功功率上下限;基于最大准入功率计算谐波潮流分布,求得短路容量值;预测分布式光伏电源故障,划分故障预警等级。经试验论证分析得出:所提方法预测的光伏功率耗损数据与实际值更为接近,有利于故障的发现;所提方法能够计算出各分布式光伏电源节点的预警指标的关联度,确定各节点预警故障状态,试验中处于绿色预警状态的节点有3个,黄色预警节点有6个,橙色预警有2个,红色预警有1个,可见所提方法表现出了较好的故障预警效果。

基于垂荡和纵摇运动模型对波浪能最大输出功率的设计

研究波浪能装置最大输出功率的设计,以运动平衡方程和能量输出系统研究为基础理论背景,建立浮子和振子的垂荡、纵摇运动模型和最优阻尼系数模型,确定给定时间下的浮子与振子的垂荡位移及速度和纵摇位移及角速度,并借助模拟退火算法和网格搜索算法分别确定两种情况下给定参数值的最大输出功率及最优阻尼系数.

关联装置输出参数的确定

通过对关联装置的最高输出电压、最高输出电流、最高输出功率、最大外部电容、最大外部电感进行分析,采用分立元件搭建电路,利用数学公式进行计算剖析,为本安关联装置输出参数的确定提供理论指导。

光伏发电与风力发电的并网技术分析

由于现行技术在新能源发电并网中应用效果不佳,并网干扰谐波电流幅值较高,而且光电与风电转换效率比较低,无法达到预期的并网效果。因此,提出光伏发电与风力发电的并网技术分析。根据电子电路原理,建立光伏电池模型与风力发电模型,采用恒定电压法对光伏发电与风力发电最大输出功率跟踪控制,将光伏发电与风力发电输出经过逆变器调整电压后,并联于直流母线,实现光电与风电的并入电压。实验结果表明:设计技术应用下并网干扰谐波电流幅值在0.1 V以下,光电与风电转换效率在65%以上,在电力工程领域具有良好的应用前景。

光伏并网系统的建模与仿真

根据光伏电池数学模型,在Matlab软件中建立光伏电池的仿真模型并进行了仿真,仿真结果表明,光伏电池的输出呈明显的非线性特性,并随环境温度和光照的变化而变化。在光伏电池最大功率点跟踪方面,提出了一种变步长扰动观察法,可根据外界环境变化,使光伏阵列快速、准确地跟踪最大功率点,同时也能保证系统的稳定。此外,对于逆变器模块,由建模仿真验证了三电平逆变器并网控制策略,得到了稳定的三相正弦电压和电流,为光伏系统稳定并网提供了支撑。

基于功率控制法的电流互感器取电电源设计

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电线圈的负载工作模型,理论论证了取电线圈在未饱和时的输出功率与副边匝数、负载电流、磁化电流等的对应关系,并通过实验验证了理论推导的正确性,在此基础上提出基于功率控制法的电流互感器取电电源的设计方法,通过控制法拉电容充电电流,把取电线圈的输出功率限定在一个较小的范围,从而使电流互感器取电电源可以适应较大的导线电流范围。最终测试结果表明电流互感器取电电源在30A～1000A的电流范围内可稳定输出近1W的功率。

一种输电线路大功率取能电源的设计

根据变压器工作原理,设计了一种直接安装在输电线路上,输出为12 V/20 W的取能电源。当输电线路流过电流,利用特制的取能线圈可以感应出电势,经过整流、滤波,输出功率供给负载。为了能有效抵抗感应电势的尖波浪涌,加装了前端抗冲击保护,为了充分利用取能线圈输出的能量,采用了电压反馈保护电路,配合储能保护处电路,很大程度提升了电源最大输出功率。在此基础上,搭建取能电源电路,并在物理平台下模拟输电线路长时间流过正常工作电流、短时间(0.5 s)流过故障大电流和遭受雷电冲击的情况,记录取能电源工作状态,数据结果表明电源在模拟平台下(线路电流70～2000 A)能长时间稳定运行,有效抵抗取能线圈铁芯磁通饱和影响,稳定输出12 V/20 W。该电源体积小、成本低廉、输出功率大、稳定性高,采用卡扣式结构便于安装,可很好满足高压线路在线实时监测设备对电源的要求。

全通道有效磁流变阻尼器的性能测试与滞回模型

传统剪切阀式磁流变阻尼器在活塞上缠绕励磁线圈,导致1/2以上长度阻尼通道无效,影响阻尼器的最大出力。为了克服上述缺陷,在前期概念设计和理论分析的基础上,制作了2个全通道有效的磁流变阻尼器模型,测试了其在不同电流输入状态下阻尼通道处的磁场分布以及力-位移、力-速度等力学性能曲线,并通过对改进型Sigmoid模型的参数识别建立了模型阻尼器的动力滞回模型。研究表明,模型阻尼器阻尼通道处的磁场分布与有限元分析结果基本符合,其磁路结构可较好地实现全通道有效;全通道有效磁流变阻尼器的最大阻尼力比传统剪切阀式磁流变阻尼器的最大阻尼力提高一倍以上,阻尼力调节系数提高70%以上;改进型Sigmoid模型结构形式简单,识别精度高,可作为全通道有效磁流变阻尼器的动力滞回模型。

一种开路电压和短路电流相结合的MPPT算法研究

为了能够有效地提高光伏发电系统的最大输出功率,根据光伏电池的输出特性和数学模型,提出了一种新型MPPT算法,即开路电压和短路电流相结合的MPPT算法。利用开路电压、短路电流和S-function函数快速解得最大功率点。针对不断变化的外界环境会给引入该算法的光伏系统带来频繁扰动,以及该算法在理论推导过程中采用了大量的估算算法,因此在该算法中引入阈值电流?I和微变步长扰动法。阈值电流?I降低了系统的扰动,减少能量的损失,微变步长扰动法进一步的修正了系统的最大功率点,解决了因理论估算而带来的误差问题。实验证明,引入了阈值电流和微变步长扰动法的开路电压和短路电流相结合的MPPT算法能快速、准确的跟踪最大功率点,提高转换效率。

水下磁谐振式无线电能传输系统的分析与设计

针对水下供电技术中传统接触式密封插头容易在使用中发生磨损导致漏电的问题,基于磁谐振式无线电能传输原理建立了磁谐振式三线圈互感耦合模型。该模型由发射线圈、接收线圈和负载线圈3部分组成,独立的接收线圈具有较高的品质因数,负载线圈单匝绕制有效降低内阻损耗,克服了传统两线圈模型传输性能差和四线圈模型耦合次数多的缺点,提高了传输功率和效率。对海水中高频电磁波的传播特性进行了分析,进一步探究了海水中模型传输功率和效率与三线圈之间传输距离的关系。设计了一个三线圈磁谐振式无线电能传输样机,实验结果表明,在海水中传输距离为12cm时,传输效率可达60%,验证了所提方法的有效性。研究可为今后水下谐振式能量传输技术的应用和优化提供理论支持。

热声发电系统最大电能输出阻抗匹配及机械谐振特性分析

为获得热声发电系统最大电能输出和声功捕获,该文以横向磁通永磁直线发电机为例,采用力–电类比法建立热声发电系统等效模型,研究电磁力、次级速度与阻抗之间的关系,推导热声发电系统等效阻尼的表达式,并分析电抗对等效阻尼的影响。在此基础上,基于最大电能输出进行阻抗匹配,并采用相量法分析阻抗匹配对机械谐振条件的影响,推导出谐振弹簧劲度系数表达式。最后,通过直线振荡系统实验平台验证阻抗匹配及弹簧谐振劲度系数理论推导的准确性,为热声发电系统直线发电机的设计提供理论指导。

光伏发电性能物理预测模型的研究

为提高光伏发电预测的精度,通过两种不同温度和光强下的电池短路电流、开路电压以及最大功率点处电流和电压电性参量,建立任意温度和光强下光伏发电预测模型。结果表明:在光强不变温度改变的条件下,电流电压全局拟合均方根误差不超过1.443 9 mA,预测最大输出功率的相对误差最大为10.61%;在光强改变温度不变的条件下,电流电压全局拟合均方根误差不超过0.982 1 mA;预测最大输出功率的相对误差最大为6.21%;总体来说,模型能正确预测光伏电池的输出特性,满足工程应用要求,且多晶硅的预测难度大于单晶与非晶硅电池。

基于风速预测的最大风能追踪控制系统仿真

为了使交流励磁变速恒频风力发电系统在无需设置风速计的情况下,双馈电机实现最大风能跟踪的目的,提出了一种新的基于神经网络的无风速检测方案。通过利用高斯径向基神经网络预测为最大风能追踪提供了一个准确的风速数据,从而准确获取最大功率点下对应的电机转子转速,以减少系统的损耗和成本,提高系统的可靠性。本文针对3.6MW风力发电系统的数学模型,建立了基于定子磁链定向矢量控制的系统仿真模型。结合风速预估和有功功率、无功功率的解耦控制实现了最大风能跟踪。

悬浮电源功率与唤醒电流及绕组的关系

采用小型电流互感器对电子式电流互感器高压侧的电子电路进行供能是常采用的手段,为了既降低母线的唤醒电流,又能保证高压侧电路获得足够的能量,对电流互感器的最大输出功率、二次绕组匝数以及与母线电流的关系进行了理论分析和研究,并提出了基于极限范围的Simulink扫描法确定最佳的二次绕组匝数,实验结果表明该方法能够较快地估计最佳匝数使得取能电流互感器的输出功率最大。