一种基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的研究

分析了基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的工作原理、工作模式及其阻抗变换特性,从负载阻抗匹配的角度阐述了最大功率点跟踪的实质,并在此基础上提出了用于非反相Buck-Boost变换器的最大功率点跟踪控制策略,此算法能够自适应地选择不同的工作模式,使系统始终工作在最大功率点,实验结果验证了该算法的可行性和有效性。

宽增益高效率级联式四开关Buck-Boost LLC变换器

为了解决变频控制的桥臂共用型四开关Buck-BoostLLC级联变换器磁性元件设计和优化困难的问题,提出一种二次侧为特殊全桥整流结构的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器。通过控制二次侧开关管的交叠导通时间以拓宽变换器的电压增益。该变换器可根据不同的输入电压范围工作在交叠模式和整流模式;在不改变变换器参数的条件下将增益显著提高,能够适应更宽范围的输入电压,同时保持了变换器较高的工作效率。在两种工作模式的基础上,采用移相控制使变换器所有开关管实现零电压导通(ZVS),二极管实现零电流关断(ZCS)。结合状态平面轨迹分析法,对定频控制的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器进行模态分析,并推导两种工作模式下的输入-输出表达式和开关管的软开关实现条件。最后,通过研制一台70~280 V输入、240 W/28 V输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。

基于功率预测的自适应变步长MPPT算法研究

最大功率点跟踪技术(Maximum Power Point Tracking, MPPT)是光伏发电系统中关键技术研究的热点之一。针对传统扰动观察法跟踪速度和精度无法兼顾的问题,文中提出了一种以功率变化量为步长控制量的自适应变步长扰动观察法,通过判断功率变化趋势,对远离最大功率点,采用大步长逼近;靠近最大功率点,采用小步长逼近。建立太阳能光伏电池数学模型得到其输出特性曲线,再利用MATLAB/Simulink搭建基于Boost电路的MPPT仿真模型,最后经仿真验证了所提出算法的稳定性、快速性和准确性,它比传统算法具有更好的MPPT暂态性能。

自适应免疫粒子群算法在光伏MPPT中的应用

光伏阵列在局部遮阴条件下,其P-U特性曲线呈多峰特性,传统的最大功率点跟踪(MPPT)算法容易陷入局部最优,而无法追踪到最大功率点。粒子群(PSO)算法适用于复杂多极值的寻优问题,因而在多峰值MPPT中得到广泛应用。针对粒子群算法寻优过程中易早熟收敛至局部最优、迭代后期收敛速度慢以及精度低等问题,提出了一种自适应免疫粒子群算法。该算法对惯性权重和学习因子进行自适应调整,并且与免疫算法相结合。仿真结果表明:该算法在静态局部遮阴以及动态局部遮阴条件下,均能追踪到最大功率点,并且收敛速度更快,精度更高,稳定性更好。

基于粒子群优化算法的光伏发电系统MPPT控制研究

对光伏模块特性进行了分析,并以此为基础提出了基于粒子群优化算法的MPPT控制方法,给出了算法实现的具体流程。在MATLAB上实现了光伏模块模型构建,并对提出的PSO算法进行了仿真验证,经测试,所提算法可以在局部遮荫的情况下有效追踪最大功率点。

基于Buck-Boost拓扑的新量子遗传算法在MPPT技术中的应用

非线性的光伏电池要求在不同光照和温度等工况条件下实时变更电压、电流等负载特性实现MPPT追踪光伏电池最大功率点。针对一般遗传算法用于MPPT最大功率点追踪过程中出现的早熟、收敛慢等不足,提出一种改进的量子遗传算法与扰动法相结合的算法。在电路拓扑结构上采用Buck-Boost电路替代传统的Buck电路或Boost电路,并在Matlab/Simulink下进行了建模仿真。实验结果表明,该算法具有良好的最优点搜索能力和跟踪能力,且控制精度高,同时有效抑制了最大功率点附近的波动,证明了该控制方法的准确性和有效性。

基于模糊逻辑的光伏系统变步长P&O MPPT算法

为解决光伏发电系统中最大功率点跟踪(MPPT)关键难题,提出一种改进的扰动观察(P&O)最大功率点跟踪算法,该算法使用基于模糊逻辑的可变步长扰动观测MPPT算法(FP&O)来克服与传统P&O MPPT跟踪方法相关的无法兼顾跟踪速度和稳态精度的限制,从而改善瞬态响应并降低稳态端电压振荡。所提出的MPPT算法通过MATLAB仿真验证其有效性和可行性。仿真结果表明,基于模糊逻辑的变步长P&O MPPT算法相比传统MPPT算法兼顾了跟踪速度和稳态精度,系统响应速度更快,平均输出功率更高且功率振荡范围更小,改善了光伏系统的动、静态工作性能。

带感性负载的Buck-Boost变换器的非线性行为分析及优化控制

Buck-Boost变换器在某些参数发生变化时会呈现出丰富的非线性行为,这些行为将严重影响系统的稳定性,使得系统输出的电能质量劣化。文章基于实际变换器的负载特性,深入研究了感性阻抗负载下Buck-Boost变换器的非线性行为产生机理,提出了一种对数延迟反馈控制方法。该方法选取系统的输出延迟值与自身的值作差形成反馈信号;将该信号通过比例环节、求和环节和对数环节形成控制信号,以负反馈的形式施加于系统;最后基于稳定判据确定最优控制参数并对系统实施控制。为验证该方法的有效性,进行了大量的仿真实验,结果表明该方法能很好地抑制系统的非线性行为,扩展其稳定边界,改善系统输出的电能质量。

基于Buck-Boost电路与相对极差策略的锂电池组分层均衡技术研究

针对串联锂电池组均衡过程中出现的均衡速度慢、能量转移效率低等问题,提出一种基于Buck-Boost电路的分层均衡拓扑结构,以各单体电池的荷电状态(SOC)作为均衡变量,采用相对极差法的均衡控制策略以实现各层均衡单元的同步均衡。首先阐述了改进后均衡拓扑的整体结构以及分层分组的方法、最小均衡单元的均衡原理以及均衡过程中相关参数的计算过程;之后根据所设计的分层拓扑结构设计了与其相适应的均衡控制策略;最后在Matlab/Simulink中分别搭建了不同拓扑下的仿真模型并进行了均衡仿真验证。仿真结果表明,在8节电池与9节电池的不同情况下与传统单层均衡拓扑相比,文中所提出的采用相对极差控制策略的分层均衡拓扑结构在均衡速度上分别提高了86.06%和84.21%,在能量转移效率上分别提高了3.3%和4.22%,验证了所提均衡拓扑以及均衡策略的有效性。

非最小相位的单电感双输出Buck-Boost变换器的复合控制方法

单电感双输出Buck-Boost (SIDO Buck-Boost)变换器在电感电流连续模式(CCM)下工作存在交叉影响以及非最小相位特性的问题.为了解决上述问题,提出基于储能函数的扩张状态观测器(ESO)的改进非奇异快速终端滑模(NFTSM)和自抗扰控制(ADRC)相结合的控制策略.设计主路控制器,对系统的传递函数进行拟合得到ADRC范式,利用该范式对主路进行解耦控制.设计支路控制器,采用改进型ESO对储能函数进行观测,并将观测值反馈补偿到非奇异快速终端滑模控制律中,达到支路解耦的效果.为了抑制滑模控制的抖振问题,对趋近律进行改进.利用Lyapunov理论证明系统稳定性.基于硬件在环(HIL)实验平台进行实验验证.结果表明,所提控制策略与PI控制策略以及基于ESO的滑模控制策略相比,在超调量和响应时间上具有较好的效果.

基于Posicast控制的双向Buck-Boost变换器改进控制策略研究

双向Buck-Boost变换器被广泛应用于锂电池等储能系统,常采用电压电流双环控制策略,存在动态超调大且有残留振荡等缺点,影响了储能系统的正常运行。提出基于Posicast控制的改进控制策略,首先,分析了双向Buck-Boost变换器不同工作模式的数学模型,介绍了Posicast控制器的基本概念,并给出了提升Posicast控制鲁棒性的设计方法。其次,基于变换器双环控制,将Posicast控制算法引入电流控制器,以改善系统的动态性能,并给出了不同模式下各控制器的设计方法,分析了电感参数变化时的系统鲁棒性。最后,通过功率为10 kW的双向Buck-Boost变换器样机平台,用试验验证了所提控制策略的正确性。

局部遮荫下基于改进PSO算法的光伏发电MPPT控制

为解决光伏阵列在局部遮荫工况下最大功率点跟踪问题,在分析光伏阵列输出特性的基础上,提出惯性权重自适应调整、飞行速度动态钳位、迭代周期动态更新的改进型粒子群优化算法对光伏阵列输出调节电路实施控制。MATLAB仿真结果表明:与常规扰动观察法、基本粒子群优化算法相比,该算法在静态与动态的局部遮荫工况下均能获得较高的最大功率点跟踪精度,且缩短了近50%的跟踪时间,提高了光伏阵列的发电效率。

基于新型Buck-Boost电路的光伏MPPT方法研究及仿真

针对新能源利用问题,通过对光伏系统中直流变换电路特性的分析,提出了一种基于新型Buck-Boost电路的光伏MPPT控制方法,提高了系统运行效率。新型Buck-Boost电路与软开关技术相结合,被应用到光伏发电系统的DC-DC变换环节。通过Matlab/Simulink仿真,验证了所提出方法的有效性。

基于开关流图法的Buck-Boost变换器小信号建模分析

阐述Buck-Boost变换器具有输出纹波低,电压可控等优点,广泛应用于新能源汽车电池发电、直流微电网。建立小信号模型有利于对电路系统主电路的控制和控制回路的设计。分析Buck-Boost变换器,利用开关流图法和信号支路的模型建立变换器的流图,从而推导出变换器的小型号模型。

双向Buck-Boost变换器的无源控制策略

为有效升级Buck-Boost变换器的动态与静态性能,基于无源控制的特性与优势,将其应用于两台以上的并联带恒功率负载Buck-Boost变换器中。结合无源控制模型及对无源控制器设计,阐述了无源控制双向Buck-Boost变换器的详细流程,明确了无源控制器的可靠性。研究结论证实了无源控制策略对低效带恒功率负载负阻特性的实际价值,有利于提升驱动系统稳定范围。

基于多策略混合改进MVO算法的光伏多峰MPPT研究

光伏阵列的电功率输出在局部遮荫工况下具有多峰特性,且随外界环境的变化而变化.为实现高效电能输出,利用多元宇宙优化(MVO)算法在解决低维度、小规模优化问题中的突出优势进行最大功率点跟踪(MPPT),并融合多种策略对其存在的缺陷进行改进.采用拉丁超立方抽样策略初始化宇宙种群,并对按照轮盘赌策略随机交换的宇宙实施柯西变异,提高宇宙种群的多样性.同时引入莱维飞行式量子粒子群优化(QPSO)算法,且对虫洞存在概率及旅行距离率进行自适应调整,以增强算法的全局勘探及局部开发能力.Matlab仿真结果表明,相比其他算法,采用该算法的MPPT时间减少了45%以上,精度亦有所提高,从而具有更优的MPPT性能,可有效提高光伏发电效率.

黑猩猩算法优化光伏MPPT的研究

研究了黑猩猩算法对光伏最大功率追踪的优化,提出相应模型和方法。分析了月球科研站的光伏条件,建立了光伏系统仿真模型,模型包括光伏电池组、DC/DC变换器、最大功率追踪模糊逻辑控制器。模型根据电池组的非对称特性,设置控制器隶属度函数实现最大功率追踪。通过黑猩猩算法对最大功率追踪性能进行优化,提出适合评估最大功率追踪速度和精度的适应度函数建立方法以及隶属度函数参数迭代优化方法。根据运行结果优化控制设置,并与传统扰动观察控制进行对比。仿真结果表明:采用提出的优化模型和方法,光伏系统可以实现更快的功率追踪速度和更准确的最大功率输出。

基于ACPI控制的光伏系统MPPT策略

针对现有光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)方法中存在的响应速度慢、抖振明显和外界环境发生变化时稳态精度低等问题,提出了一种基于自耦比例积分微分(ACPID)控制的自耦PI控制策略。该策略首先基于Boost升压电路的光伏系统通过坐标变换简化被控系统,同时引入虚拟控制量将光伏发电系统分解为外环电压控制与内环电流控制,并将所有内部动态和外部扰动定义为总扰动,进而将其等价映射为一个线性扰动系统;然后在自耦PID控制系统的思想上,分别设计了外环与内环的自耦PI控制器。结果表明:所提控制方法可以实现光伏系统MPPT的有效控制,不仅具有较快的响应速度、良好的抗抖振能力,而且对于外界环境变化具有良好的鲁棒性。

分数阶忆阻二阶电流反馈型Buck-Boost变换器动力学建模与分析

提出一种基于分数阶微积分理论的有源压控忆阻负载峰值电流型Buck-Boost变换器模型。在推导其在电感电流连续模式下电路方程的基础上,通过数值仿真分析并验证Buck-Boost变换器的复杂动力学行为。仿真实验结果表明,随着系统阶次的变化及忆性负载的加入,系统分岔点均发生后移,系统稳定工作范围大大增加;对整数阶忆阻负载变换器模型施加两时间尺度参数激励与外接激励,研究当慢变参数频率与系统固有频率产生量级差时的簇发振荡行为,随着系统激励幅值A的变化,系统会出现概周期的单-Hopf簇发振荡。

一种基于MPPT多级扰动的孤岛检测方法

为确保光伏发电并网系统稳定运行,针对传统的主动式孤岛检测方法对电能质量影响较大、功率损耗较多等问题,提出一种基于MPPT多级扰动的方法来检测并网光伏系统的孤岛状态。该方法通过周期性多级扰动Boost电路的占空比来减小逆变器的有功输出功率,从而在孤岛状态下使并网点电压低于设定的最小阈值,而在并网状态下对其影响可忽略不计。根据并网点电压大小选择占空比的扰动方式,并根据其值实时计算具体扰动量,可有效降低对电网和用电设备的影响,减小功率损耗。在进行参数设计时,要充分考虑恶劣工况下的检测质量,以消除检测盲区。最后,在不同情况下对所提方法进行仿真测试。结果表明,该方法在减小功率损失、提高孤岛检测效率等方面具有显著优势。