基于MPC的直接电流控制光伏最大功率点跟踪

传统光伏电池最大功率点追踪技术(MPPT)能追踪光伏系统的最大功率点(MPP)并使系统运行在MPP点。但是,在追踪过程中由于追踪速度和追踪精度的矛盾,使得系统在MPP点附近发生振荡。提出一种模型预测直接电流控制(MPC-DCC)和改进了的电导增量最大功率点追踪技术。系统采用Boost升压型电路进行DC-DC控制,先由改进了的电导增量法得到参考电流,再由MPC环节进行直接电流控制。对所研究的系统进行了Simulink仿真和硬件在环实验验证,结果表明该方法能够使用改进电导增量法快速准确找到MPPT最大功率点,并发挥MPC-DCC的控制器带宽及控制精度高的双重优点。

局部阴影下光伏阵列的最大功率点跟踪算法研究

针对局部阴影下光伏阵列输出功率的多峰值问题,传统的MPPT跟踪算法不能准确跟踪系统的最大功率点,为此,该文研究了3种基于人工智能算法的光伏阵列MPPT算法,包括粒子群算法、灰狼算法和改进人工蜂群算法。该文详细介绍了3种人工智能算法的原理及算法流程,并在Matlab/Simulink中搭建系统的仿真模型,对比3种算法在静态阴影遮挡和阴影突变情况下的MPPT跟踪性能,结果表明:3种人工智能算法均能有效跟踪光伏阵列的最大功率点,跟踪误差均小于0.5%,其中粒子群算法跟踪精度最高,收敛速度最慢,而灰狼算法跟踪精度最低,收敛速度最快,在收敛稳定性方面,相较于灰狼算法和改进人工蜂群算法,粒子群算法更易陷入局部最优。

光伏市电互补系统建模及其运行特性

建立了光伏市电互补系统动态分析模型,提出了基于变步长无电压检测的最大功率跟踪控制方法及基于逆止二极管控制直流母线入口的光伏市电互补系统控制策略。与扰动观察法比较,验证了所提出的最大功率跟踪控制方法的有效性。光伏市电互补系统运行的仿真结果验证了模型的有效性及负载电流、电压波动特性。实验结果进一步表明,当太阳辐射量降低时,负载电源由光伏向市电自动切换。在电源切换过程中,负载电压与电流波形畸变率小,系统保持平稳运行。实现了太阳能发电即发即用与就地消纳利用的目的。

光伏系统最大功率点跟踪方法

最大功率点跟踪是光伏发电系统中重要的问题。在对太阳电池特性曲线分析的基础之上,阐述了几种常用的光伏系统最大功率点的追踪方法。文章总结并分析了各种方案的优缺点。

基于PMSG风力发电系统的最大功率追踪控制

建立了以永磁同步发电机(PMSG)为对象的变速恒频风力发电系统,推导了d-q坐标系下PMSG的数学模型,提出了风力发电系统中的功率控制、转速控制与最大功率追踪(MPPT)算法以及双PWM电能变换器的控制策略。同时,搭建了该系统的仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况,进行了仿真,结果验证了最大功率追踪控制的有效性。

光伏发电最大功率点跟踪方法及控制研究

针对太阳能光伏电池板并网发电转化效率较低的问题,提出了一种最大功率跟踪方法,并设计相应的最大功率跟踪控制器。该方法能够根据电网电压的幅值和频率变化,计算得到最大功率点修正量,并与扰动观察法得到的最大功率点叠加,完成最大功率点的跟踪控制。通过仿真实验表明:改进的方法能够有效避免误判,跟踪时间较短,在最大功率点附近的震荡减小。与一般扰动观察最大功率跟踪方法相比,该方法能够减弱电网不稳定因素对最大功率点的影响,获得更加准确的最大功率跟踪轨迹,满足电网稳定运行的最佳功率点。

直驱式永磁同步风电系统控制算法研究

直驱型风电机组具有能量转换效率高、可靠性高、并网功率控制灵活等优点,成为了风力发电技术领域的重要研究方向。分析了两相旋转坐标系下永磁同步电机的数学模型,采用叶尖速比控制实现最大功率的追踪。对比了几种常用的永磁同步电机控制策略的优缺点,采用恒定子磁链控制实现永磁同步发电机的高性能控制,Matlab/Simulink仿真验证了所述方法的正确性与可行性。基于dSPACE构建了变速恒频风力发电实验平台,实验效果与仿真结果一致,验证了理论分析的正确性。

无刷双馈风力发电系统模糊自抗扰最大风能捕获控制

为提高风力发电机组的运行效率,最大限度地将风能转换为电功率输出,风力发电机组必须变速运行。分析了无刷双馈电机的变速恒频风力发电机控制系统的模型,将自抗扰控制(ADRC)策略引入最大风能捕获控制,并在无刷双馈发电机有功与无功功率的解耦控制中,采用模糊控制器整定ADRC中非线性控制参数。仿真结果证明了ADRC具有比PID控制更小的超调量和更快的响应速度,验证了该控制方法具有很强的适应性和鲁棒性。

基于防突变负载的光伏并网发电最大功率点跟踪方法与实验研究

太阳能光伏并网发电易受到电网不稳定因素影响,造成对最大功率点跟踪的误判。针对太阳能光伏并网发电过程中,电网负载变化影响光伏发电对最大功率点的跟踪问题,提出了一种能够在电网负载突变情况下的,防止最大功率点跟踪误判的方法。该方法在Boost前级电路利用扰动观察法对最大功率点判断跟踪时,通过对电网电压和频率的检测,得到电网负载变化功率,补偿到最大功率点跟踪过程,避免由电网负载变化而引起的跟踪误判现象。通过实验结果表明:改进的防误判扰动观察法能够在电网负载变化下,对跟踪方向进行有效的判断,避免跟踪误判现象的发生,与一般扰动观察法相比,该方法能够有效的提高光伏并网发电效率。

扰动观测法控制MPPT系统运动特性分析

扰动观测法是光伏系统MPPT算法中最常用的追踪算法.为了准确实现扰动观测法的追踪效果,该文基于扰动观测法等同于分段恒压控制的思想,推导了扰动观测法控制的调整时间公式,分析了扰动观测法控制MPPT系统工作点在光强突变时的运动特性,提出了"错误保持"、"正确保持"、"判断错误"和"判断正确"四个概念,总结了扰动观测法控制MPPT系统工作点的十二种运动情形及其动态效果,仿真结果和实验结果验证了四种典型运动情形.以此十二种运动情形为依据提出了一种对等评价不同扰动观测法控制性能优劣的评判方法,并应用该方法研究固定步长和变步长的暂态性能,结果表明,当判断错误时,变步长控制的动态性能比定步长的更差.该文研究结果有助于改善干扰控制法的动态性能.

全局MPPT算法在局部阴影下的动态性能研究

在局部阴影的条件下,对于传统的全局最大功率跟踪算法,通常只在静态或光照突变时进行研究。当外界环境持续变化时,其动态性能的研究就会存在不足。为了提高全局最大功率跟踪算法在局部阴影下的动态性能,文中提出了将功率闭环法与扰动观察法和改进的猫群算法结合的复合式算法,该算法有效实现了在动态多峰下快速跟踪全局最大功率点,并利用仿真验证了新算法的可行性,使光伏发电的效率有所提高。

浅析太阳电池并网发电技术

本文阐述了太阳电池并网发电技术,指出了通过技术的改进,必将能提高太阳电池并网发电的稳定性以及降低太阳电池的发电成本,使得太阳电池的经济性和可应用性得到显著提高。

开关磁阻风光互补发电系统最大功率输出研究

针对风能和太阳能等新能源的间歇性、可变等不稳定性特征,利用风能和太阳能的资源互补特性,将风能和太阳能通过转化、储存、控制等手段,形成稳定的电力输出。研究太阳能光伏发电系统和开关磁阻风力发电系统最大功率跟踪策略,提出一种适应天气变化较快的基于输出电压控制的最大功率点跟踪算法,结合蓄电池的智能控制策略,实现智能风光动态互补。MATLAB仿真实验验证了该控制方法的可行性和有效性。

太阳能综合利用教学、实训装置的研发(V)——太阳能电池伏安特性测绘

本文为"太阳能综合利用教学、实训装置的研发"系列文章(V)——太阳能电池伏安特性测绘的实训,主要介绍太阳能光伏发电系统的实训项目和操作。以实训项目太阳能电池伏安特性测绘为例,展示了怎样利用本装置进行实训教学(太阳能电池阵列的实际连线、伏安特性测试及曲线描绘的实际操作步骤等),并以丰富的实验结果展示了不同外界条件下各种太阳能电池的伏安特性。

全桥直流变换器在MPPT中的应用

由于光伏硅电池的独特输出特性,为能够将光伏阵列转换的能量以最大功率输出,就需要对光伏阵列的输出电流、电压进行实时控制,以实现最大功率点跟踪;另外,随着具有MPPT功能的DC/DC变换器的引入,对光伏发电系统的效率也产生了很大的影响。为提高光伏发电系统的效率,采用了移相全桥ZVS DC/DC变换器作为光伏发电系统MPPT变换电路,并对应该具备MPPT功能的DC/DC变换器进行了设计。最后,采用了1 kW实验样机进行了一系列的实验。实验结果验证了该理论分析和设计的正确性。

基于最优占空比的风力发电机MPPT方法研究

针对目前已有的最大功率跟踪(MPPT)控制方法的不足,为提高风力发电的最大风能利用效率,根据风力发电机和boost变换器的输出特性,在变风速条件下,通过给定最佳机械转矩,直接计算最优占空比,控制风机电磁转矩,实现最大功率追踪控制。针对GP-300和FD-5型直驱式永磁风力发电机,进行功率跟踪控制仿真实验,实验结果表明所提出方法的有效性和可靠性,并具有良好的工程应用前景。

基于Rife法的波浪发电RBF神经网络功率优化控制

为提高不规则海况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,通过建立水动力模型及直线电机模型,分析等效模拟电路共振状态,构造最优功率捕获条件;针对波浪工作环境强噪声干扰问题,采用Rife法获取波浪主导激励分量,设置等效阻尼系数,计算q轴最优期望电流跟踪值;通过设计径向基函数(RBF)神经网络PI控制,提高等效控制电流信号的跟踪精度,改善系统动态性能。仿真结果表明,所提策略对含强噪声干扰的波浪信号主频段幅值和频率预估精度高,跟踪期望电流效果好,鲁棒性强,系统输出功率优化效果显著。

太阳能车机电控制系统的研究

以2009年世界太阳能车挑战赛的比赛规则为基础,分析太阳能车的能量控制策略,进行动力和电气系统的参数匹配,研究最大功率点追踪的实现方法,设计出一套太阳能车的机电控制系统,并搭建硬件系统进行基本的实验测试。研究结果表明,本系统具有较好的可行性,能够满足比赛要求,对太阳能车的进一步开发具有一定的指导意义。

高效光伏充电控制器的研究

针对光伏电池—蓄电池能源系统充电的特点,设计了一种基于DSP的充电控制器。该控制器体积小,可靠性高,功能强,采用Cuk电路,对蓄电池采用三阶段充电控制策略,在快充阶段实现了基于导纳增量法的光伏电池最大功率点跟踪(MPPT),在过充和浮充阶段,实现了基于比例积分PI调节的带有温度补偿的恒压充电。实验结果表明,MPPT时能快速跟踪外界条件的变化,且稳态振荡小,提高了光伏电能的利用率;过充和浮充时电压精度高,可延长蓄电池的使用寿命。

基于云层分布规律与太阳光跟踪的光伏电站MPPT策略

针对现有光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)较少考虑诸如光照等外界因素或即使考虑也多做定性分析的问题,提出一种基于云层分布规律与太阳光跟踪的大规模光伏电站MPPT策略。首先,分析云层对太阳光的散射、折射与遮挡效应,结合区域云层分布规律,构建太阳光跟踪装置(以下简称检测球)有效指导半径模型以及在光伏电站中优化布点模型;其次,依据光伏板输出功率差异,提出太阳光辐照强度边界自寻优划分方法,并基于光伏板与检测球间相对位置,建立检测球指导光伏板姿态调整数学模型。最后,采用粒子群优化算法获取单个光伏板最大功率点,进而实现光伏电站MPPT。以西北某光伏电站为背景,仿真验证了所提策略的正确性。