局部阴影条件下的新型光伏阵列混合重构方法

对于光伏发电系统,局部阴影可导致输出功率下降,甚至产生热斑效应。采用重构方法能够有效降低局部阴影的影响,减少功率损失,提高输出功率。针对现有重构方法存在的不足,本文结合动、静态重构方法的优点,基于全交联(TCT)结构光伏阵列,提出一种新型混合重构(NHR)方法。首先,将整个光伏阵列划分为四个子阵列,并基于插空列循环(ICL)静态重构方法对子阵列进行重构;然后,采用开关控制技术对各子阵列进行动态重构,得到最优结构;最后,在局部阴影条件下,基于Matlab/Simulink软件搭建光伏阵列仿真模型,对比分析NHR方法与其他重构方法的仿真结果。结果表明,采用NHR方法能有效分散被阴影遮挡的组件,降低失配损失,有利于提高光伏阵列输出功率,明显减少其输出特性曲线上的峰值个数,使其输出性能更优。

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模

由于周围高大建筑物、树木等的遮挡,光伏阵列经常处在局部阴影中。而光伏阵列是光伏发电系统的关键部分,其电气特性容易受到光伏电池温度、太阳光辐射强度和负载阻抗等因素的影响。为了能够获得光伏阵列最大输出功率,建立其电气特性模型尤为重要。本文首先基于光伏阵列的工作原理,提出了一种快速建立局部阴影下光伏阵列数学模型的方法。然后,以建立数学模型的思想为基础,运用支持向量机理论,并分别通过交叉验证法和遗传算法对支持向量机中的未知参数寻优,得到能反映局部阴影条件下光伏阵列电气特性的伏安I-V曲线和功率电压P-V曲线。实验结果表明,基于支持向量机理论建立的模型能较好地反映实际光伏阵列的模型,而且模型的泛化能力强,可以作为局部阴影条件下光伏阵列建模的有效方法。

局部阴影条件下光伏阵列仿真模型的研究

阴影的存在使光伏阵列的输出伏安特性曲线呈阶梯状,相应的功率电压曲线含有多个局域峰值,常规的电池模型不再适用。研究适用于局部阴影条件下光伏阵列的数学模型,并对其进行实验验证,证明所建模型能较好的描述局部阴影条件下阵列的输出特性,同时利用MATLAB建立光伏阵列的仿真模型。利用所建仿真模型对阵列的输出特性进行仿真分析,提出适用性较广的光伏阵列优化设计方法,为光伏系统的工程设计提供有力支持。

局部阴影条件下光伏阵列MPPT算法研究

详细分析光伏阵列在均匀光照和局部阴影条件下的分段输出特性,并在此基础上提出一种基于分段模型的全局最大功率点跟踪算法,在局部阴影条件下快速定位全局最大功率点(GMPP)所在分段,再结合优化的增量电导法将工作点收敛于GMPP。通过仿真模型,模拟从均匀光照到局部阴影条件再到均匀光照变化过程中新算法的跟踪效果,结果表明,新算法无论在均匀光照还是在局部阴影条件下,均能准确跟踪到GMPP,且工作点在GMPP附近偏差极小。

局部阴影条件下光伏阵列的优化设计

随着光伏发电系统的结构及所处环境的复杂化(如光伏屋顶系统、光伏幕墙系统等),尤其是局部阴影问题的出现,光伏阵列的输出特性受到很大影响。通过理论分析、计算机仿真及系统实验等方法,研究阴影分布的影响,提出在局部阴影条件下光伏阵列最大功率点的简化算法,总结阵列结构优化的原则,并在此基础上进一步考虑局部峰值及工作电压范围等因素的影响。提出适用性较广的光伏阵列优化设计方法,为光伏发电系统的工程设计提供有力的支持。

基于局部阴影下光伏阵列电流特性的最大功率点跟踪算法

光伏发电作为目前太阳能利用的主要形式,容易受到局部阴影的影响,其P-V输出特性曲线呈现多峰特点,使得常规的最大功率点跟踪方法难以准确跟踪到全局最大功率点。通过充分利用局部阴影下光伏阵列最大功率点电流与短路电流之间近似的比例关系,提出一种三步骤全局最大功率点跟踪算法,该算法能够快速准确地跟踪到系统全局最大功率点,且不需要任何附加硬件电路。以1k W的Boost变换器为实验平台,将所提出算法和常规全局搜索法的跟踪过程进行比较,证明了该算法的有效性。

基于定位收缩法的局部阴影条件下光伏最大功率点跟踪

光伏最大功率点跟踪是提高光伏发电效率的重要手段。在局部阴影条件下,光伏阵列的特性曲线呈现多峰形状,常规的传统算法容易陷入局部最优。如何在局部阴影条件下找到全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)至关重要。提出了一种定位收缩法(locate and shrink algorithm,LSA),采用收缩边界的思想使得边界逐渐收缩到GMPP。LSA第一阶段提出了一种峰的定位方法,通过自适应采样结合I-V特性曲线能够定位主要峰的占空比范围。定位法能够与其他单峰算法结合,具有较强的扩展性。第二阶段提出了一种基于三点准则的收缩法,能够在单峰范围内通过收缩边界快速找到峰值点,并且具有很强的环境适应性。将LSA与多个算法进行仿真和硬件实验对比,结果表明LSA在跟踪速度、跟踪精度和稳态振荡方面有着明显优势。

局部阴影下光伏阵列建模及多峰值MPPT控制

针对实际应用中光伏阵列易受部分遮挡的情况,结合太阳电池的工程模型,推导出适用于复杂环境下的通用光伏阵列模型。考虑阴影条件下光伏阵列呈现多峰值输出特性,传统的最大功率点跟踪算法可能失效,提出了基于混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)的最大功率点跟踪算法。经仿真实验验证,该算法在静、动态阴影条件下均能快速准确跟踪全局最大功率点,可有效提高光伏阵列的输出功率。

局部阴影条件下光伏阵列最大功率点跟踪研究

以1/4阴影覆盖下的光伏阵列为对象,用Matlab/Simulink仿真软件,通过构建阴影条件下光伏阵列数学模型,分别采用瞬时扫描法和扰动观察法进行最大功率点跟踪研究.结果表明:在1/4阴影覆盖情况下,扰动观察法只能跟踪到太阳能电池低压侧20V附近极大功率点,瞬时扫描法能跟踪到高压侧60V左右最大功率点.采用新型的瞬时扫描法能对局部阴影覆盖的光伏阵列实现更准确的最大功率点跟踪.

局部遮挡下光伏阵列的建模与仿真研究

为研究局部遮挡对光伏阵列发电量的影响,本文以光伏电池片为基本单元,以实际光伏组件为研究对象,在MATLAB中建立了仿真模型。所建电池模型能模拟光伏电池的正向和反向工作特性;所建光伏阵列模型能模拟不同遮挡条件、不同阵列配置、不同温度下的阵列输出特性。研究得出受遮挡电池片电流降低是功率曲线出现多峰的根本原因,研究了不同遮挡情况对光伏组串输出特性的影响规律,对比分析了不同阵列配置的输出特性以及采用分布式和集中式MPPT的优劣,通过仿真研究为优化光伏发电阵列配置和MPPT的方式提供了依据。

局部阴影下光伏阵列自适应MPPT方法研究

光伏阵列受局部阴影、个别光伏组件故障等影响,输出P-U特性呈多峰现象,此时传统最大功率点跟踪(MPPT)往往无法跟踪到真正的全局最大功率点(MPP)。为了避免由此导致的光伏阵列输出功率大幅度损失,在深入研究阴影条件下光伏阵列多峰功率特性的基础上,提出一种自适应全局MPPT方法。当光伏阵列的输出P-U特性发生变化时,该方法能自适应调整跟踪策略寻找到全局MPP。20 k Wp光伏阵列仿真实验和统计分析结果表明,该方法在超过90%的阴影案例中,能准确快速平稳地跟踪到真正的全局MPP,且对开路电压和短路电流估测误差具有鲁棒性。实验测试结果表明:该MPPT方法能在局部阴影发生前后跟踪到光伏阵列的全局MPP。由于原理简单、所需传感器数量少、MPPT跟踪性能优异,自适应MPPT方法具有较好的应用前景。

局部阴影条件下基于支路串联电压源的光伏阵列结构设计

局部阴影会导致光伏(photovoltaic,PV)阵列的输出功率下降,功率电压曲线呈现多个局部峰值情况,且光伏阵列的各个并联支路功率特性复杂化,没能完全工作在最大功率点(maximum power point,MPP),常规全局最大功率点追踪(global maximum power point tracking,GMPPT)方法效果不佳,因此有必要对光伏阵列结构进行优化,提高光伏系统的转换效率。在电路的串并联理论的基础上,对光伏阵列支路在局部阴影条件下的输出功率进行详细分析,采用支路串联电压源的光伏阵列结构,实现光伏支路最大功率的优化控制方法。通过对光伏支路进行电压补偿,使得每条支路都能工作在最大功率点,达到光伏阵列的最大功率输出。仿真和实验结果表明:通过对光伏支路串联电压源,提高了光伏阵列的输出功率。

局部阴影遮挡影响光伏系统性能实验研究

研究了局部阴影遮挡对光伏组件和光伏发电系统输出性能的影响,对光伏组件在不同比例局部阴影遮挡,以及光伏系统在10%的阴影遮挡下的输出特性进行了实验研究。结果表明:光伏系统中的任意一块光伏组件的遮挡都会使整个系统的输出功率衰减;当光伏组件有超过10%部分被遮挡时,光伏系统的输出功率损失达85%以上,输出功率损失随着遮挡面积增大而增大;集中遮挡造成的功率损失大于分散遮挡,遮挡越分散对光伏系统造成的功率衰减越小。

局部阴影下光伏阵列结构优化

为提高光伏阵列发电效率,避免发生热斑效应,通过改进空间向量模型,对局部阴影下光伏组件间的匹配度进行计算,并将匹配度高的光伏组件进行串联,实现对光伏阵列结构的优化。对比分析表明,该算法可提高光伏阵列输出功率,提高组件间的匹配度,避免因不匹配而造成的热斑问题。

局部阴影情况下不同结构光伏阵列输出特性研究

由于局部阴影的影响,使光伏阵列出现失配现象而导致输出效率大幅降低,为此该文对不同结构的光伏阵列在多种阴影情况下的输出特性进行对比研究,研究表明网状(TCT)结构均优于其他结构,尤其是当出现离散局部阴影时。在此基础上,提出一种阴影离散化方法,并将其应用于TCT结构。仿真结果证明:阴影离散化方法能使光伏阵列最大输出功率增加约20%,可有效提高光伏系统的发电效率。与模块式和重构式光伏发电系统相比,上述方法更易于实现,且成本较低。

局部阴影下的光伏阵列MPPT算法研究

存在局部阴影时,光伏阵列的功率-电压(P-V)特性曲线出现多个极值点,电流-电压(I-V)特性曲线呈现阶梯状,使得基于单峰寻优的传统最大功率点跟踪(MPPT)算法失效。为此,在研究遮阴光伏阵列输出特性规律的基础上,提出了一种具有全局搜索能力的MPPT算法。该算法先用粒子群优化(PSO)算法将输入位置调整到全局最优附近,再用变步长电导增量法得到全局最优解。新的算法在减轻系统振荡和加快搜索速度方面做了改进。仿真结果表明,该方法不仅较好地克服了现有算法使用PSO大幅度随机初始化粒子位置而导致系统振荡问题,而且有效利用传统单峰寻优算法的优点,增强了系统搜索的快速性和稳定性,取得了较好的控制效果。

局部阴影下光伏阵列MPPT算法及实现

针对传统最大功率点跟踪全局扫描法用时长的缺陷,对局部阴影下光伏阵列输出特性进行分析,获得归一化的最大功率点电压的分布规律。利用该规律结合扰动观察法,提出一种改进型全局最大功率跟踪的扫描算法。首先,确定可能存在局部最大功率点的区域;然后,对该区域使用扰动观察法局部扫描,获得所有的局部最大功率点;最后,选取其中最大的点作为全局最大功率点。该算法能够大幅度缩短扫描时间,使系统快速确定全局最大功率点。实验采用Boost和全桥电路作为拓扑,以DSP为主控制芯片搭建了一套验证系统。实验数据表明在双峰和三峰情况下,与全局扫描法相比该算法节约了50%以上的时间。该算法推广到更多峰的情况具有同样的适用性。

考虑局部阴影的光伏阵列MPPT优化控制策略

针对局部阴影下光伏阵列出现多峰值输出的情况,提出一种优化粒子群算法与模糊控制扰动观察法相结合的最大功率点追踪方法。利用优化粒子群算法在全局范围内寻找极值点及最大功率点;通过设置语言变量、定义模糊子集及模糊控制推理,进行跟踪调节和稳定控制,实现光伏系统最大功率输出。提高了搜寻精度,缩短了搜寻时间,避免了在最大功率点处的震荡。仿真结果验证了所提算法的有效性和合理性。

局部阴影下光伏阵列的建模与仿真分析

为研究局部阴影效应对光伏发电系统的影响,首先建立了光伏阵列工程数学模型,分析局部阴影条件下光伏阵列的输出特性。为了便于工程分析,该文利用PVSYST软件分析比较单晶硅、多晶硅和薄膜电池等3种不同材料光伏电池在局部阴影条件下的输出功率,为工程应用提供了良好的指导作用。最后提出了几种提高光伏阵列抗局部阴影能力的措施。

局部阴影条件下光伏阵列建模及输出特性研究

针对在局部阴影条件下光伏阵列的电气输出特性具有时变不确定性、强非线性和多个局部功率峰值点等特点,综述了目前在国内外研究领域的建模理论依据及模型对应的输出特性研究,并总结分析了各自的优缺点。最后对光伏阵列在局部阴影条件下动态组态模型的研究、提高输出功率多峰值跟踪精度在将来的实现作了探讨。