Study on Improvement of MPPT Efficiency in PV Generation System with Partial Shadow

The maximum power point of PV （photovoltaic） generation moves depending on weather conditions and load. Therefore, it is significant to make sure that the panels can work at the maximum power point under MPPT （maximum power point tracking） control. However, it has the problems of low efficiency and unstable operation when panels are covered by the partial shadow. The result is that the output power may be substantially decreased. To overcome this issue, the authors propose a new plug-in operation point correction system. This system is put between PV panels and PCS （power conditioning system） in the existing PV generation system. In this paper, the experimental results describe that the output electric energy increases approximately 1.4 times as compared with the conventional system when the proposed correction system is inserted.

基于改进布谷鸟搜索算法的光伏MPPT控制

复杂阴影情况下,光伏阵列的P-V特性曲线会出现多个峰值,传统的MPPT算法因不能准确识别局部峰值和全局峰值,而无法进行复杂阴影情况下的最大功率点跟踪。针对传统布谷鸟搜索(Cuckoo Search,CS)算法因鸟窝之间缺乏交流能力导致可能陷入局部最优的问题,提出了一种多策略改进布谷鸟搜索(EGICS)算法。将传统CS算法中发现概率值的选择自适应变化,提高算法的搜索能力;将步长因子自适应化,提高算法的收敛速度;引入高斯扰动和精英反向学习策略,增加种群多样性,避免算法陷入局部最优。对EGICS算法在单峰和多峰函数中进行性能测试,并将其应用于光伏系统MPPT控制中进行仿真验证。仿真结果表明,EGICS算法在收敛速度、跟踪精度以及动态稳定三个方面有更好的效果。

局部阴影下光伏阵列功率转换效率提升进展

光伏发电以其安全可靠、无污染和资源无限性等优点在新型清洁能源领域具有广泛应用前景。对近五年局部遮荫下光伏发电系统功率转换效率提升技术的研究进行了综述。分别从阵列结构改进和最大功率点跟踪算法两个方面分析局部阴影下光伏阵列系统功率转换效率提升方法。从原理、性能提升等方面分析光伏阵列结构对其最大输出功率点的影响,详细分析了TCT结构的重构和补偿方法;从传统最大功率跟踪算法和基于智能计算最大功率点算法两个方面介绍了各种最大功率点跟踪控制方法及相关改进、融合算法。最后,展望了该领域未来的研究方向,以期进一步提升光伏发电系统的工作效率。

基于PSO-GWO算法的局部阴影光伏MPPT研究

针对在局部阴影条件下,光伏阵列的功率-电压特性曲线呈现多个峰值,传统群体智能优化存在收敛速度慢、振荡幅度大和易陷入局部最优等问题,提出一种基于PSO-GWO(Particle Swarm Optimization-Grey Wolf Optimization)算法的MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制方法。该算法引入余弦规律变化的收敛因子,平衡GWO算法的全局搜索与局部搜索能力;引入PSO算法,提高灰狼个体与自身经验之间的信息交流。仿真结果表明,提出的PSO-GWO算法在局部阴影条件下不仅能快速收敛,而且功率输出震荡幅度更小,有效提升了局部遮阴条件下光伏阵列的最大功率跟踪效率和精度。

改进差分进化的光伏最大功率点跟踪

针对现有差分进化算法在局部遮阴情况下跟踪速度慢的问题,提出一种新的改进差分进化算法的光伏发电系统最大功率点跟踪控制策略。首先,引入三角突变策略,并将其嵌入传统差分进化算法的交叉公式当中,避免因迭代前后输出相同的占空比造成重复采样功率的情况。其次,引入自适应比例因子策略,以加强个体的收敛性。最后,通过奖励惩罚机制平衡所提算法的全局开发和局部探索能力。仿真结果表明,与对比文献的差分进化算法相比,改进算法在跟踪速度、稳定性方面具有显著的优势。

基于光伏动态电流参考值的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

随着光伏接入容量的不断提升,电网电压跌落时光伏脱网会影响系统稳定运行,因此光伏系统应具备低电压穿越(LVRT)能力。然而,目前常用的两级式光伏并网系统LVRT控制策略存在光伏动态响应慢及控制效果受限于光伏P–U特性曲线的数学模型精度等问题,且未考虑局部阴影条件下的适用性。基于此,提出一种基于光伏动态电流参考值的LVRT控制策略。首先,在建立两级式光伏并网系统及光伏电池P–U特性数学模型的基础上,分别对目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制的原理及不足进行了分析。其次,针对前级boost电路的控制构造了具有自适应收敛特性的光伏输出电流动态参考值以对光伏工作点进行直接调整。该策略无需对光伏P–U特性曲线数学模型进行求解,避免求解误差的同时加快了光伏动态响应速度。此外,在最大功率跟踪(MPPT)算法中引入故障解耦模块,在电网低电压故障期间对MPPT输出电压参考值进行锁定,避免MPPT无效运算带来的电压参考值偏移,使系统在故障结束时能以最快速度恢复至最大功率点。最后,通过仿真将所提策略与目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制策略在多种环境条件下进行对比。仿真结果表明:与定直流母线电压控制策略相比,所提策略下光伏动态响应快;与现有基于光伏P–U特性曲线的控制策略相比,所提策略不受P–U特性误差的影响,在辐照度变化尤其局部阴影条件下均能很好地实现低电压穿越。

被部分遮挡的串联光伏组件输出特性

以太阳能电池的电流方程和电路的基本理论为基础,对带有旁路二极管的串联组件在被部分遮挡的情况下的输出过程进行了细致的物理分析,并将其划分为旁路二极管导通和阻断两个阶段,从理论上推导出可以运用分段函数准确描述被部分遮挡的串联光伏组件电流和功率输出特性.对两个串联的光伏组件在非均匀光照下的电流和功率情况进行了实验验证,结果证明了文中所提方法的正确性和可行性:①分段函数法可以对被部分遮挡的带有旁路二极管串联光伏组件的电流和功率输出特性进行准确描述;②传统的MPPT法的基础,即功率输出曲线的单峰性,已经失效,因而有必要对跟踪方法进行改进.

光伏阵列组态优化控制策略分析

局部阴影条件下,光伏阵列的最大输出功率将大大减小。为克服阴影的影响,根据光伏阵列工作状况的变化,实时优化光伏阵列的连接结构,即光伏阵列组态优化,将极大提高阵列的最大输出功率。在仿真分析了局部阴影对光伏阵列最大输出功率影响的基础上,详细解析了现有的各种组态优化控制策略,从阵列初始组态、控制算法、所需开关器件和传感器的类型和数量等方面分析比较了各种控制策略的异同和优缺点,并提出了在光伏阵列组态优化过程中应注意的问题。

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。

并联型单开关管光伏组件优化器的研究与设计

在光伏发电系统中,因局部阴影遮挡造成的特性失配是引起输出功率降低的重要原因。传统方案大多针对组串及组件失配问题,将每个光伏组件的输出经过变换器独立的最大功率跟踪后再串联加以解决,改变了原有系统连接结构。针对小功率分布式光伏发电系统主要遭遇的组件内失配问题,研究了一种不改变原有光伏组件结构的优化方法,并采用单开关的拓扑实现。该方法在光伏组件遇到局部阴影等造成的组件内特性失配时,可以从光伏组件的输出抽取能量,对受遮挡部分进行补偿,使得各个光伏子串的工作状态可调,从而提高这种情况下的总输出功率。该方法属于部分功率变换,且电路拓扑仅采用单个开关管,控制算法简单,电路损耗和成本较低。仿真和样机实验结果表明,该方法能够显著提高局部阴影条件下光伏组件的输出功率。

基于GWO算法光伏阵列多峰值的MPPT

针对因遮挡处于部分阴影条件下的光伏阵列,其功率特性曲线由单峰曲线变为叠峰曲线,使最大功率点跟踪(MPPT)算法失效,而其他智能算法(如粒子群优化(PSO)算法)存在参数较多、收敛速度慢、振荡幅度大等问题,将收敛速度快、求解精度高的灰狼优化(GWO)算法应用于光伏阵列多峰值MPPT算法中.先建立处于局部遮挡情形下光伏阵列的数学模型,再解析基于GWO算法的MPPT算法原理.仿真实验结果表明:GWO算法可快速跟踪到最大功率点;GWO算法比PSO算法的跟踪速度提高1倍,跟踪效率提高0.1%.

光伏阵列动态组态优化系统研究与设计

组态优化技术是提高光伏阵列(Photovoltaic Array,简称PVA)输出功率的重要方法。在实验分析基础上,得出了局部阴影下TCT组态光伏阵列的输出特性。将一种简单、控制效果较好的组态优化控制算法从太阳能电池元推广到光伏组件,并基于DSP设计了光伏阵列动态组态优化系统的平台。该系统不仅简化了硬件平台,同时对组态优化控制算法进行了改进,使系统控制变得简单可靠,实验结果验证了该方案的正确性。

基于LabVIEW的光伏发电系统MPPT算法研究

针对光伏阵列的非线性问题,提出了一种快速、稳定且能够全局寻优的最大功率点跟踪算法。该算法首先将粒子群优化算法改进,使其能够在一定的迭代次数下稳定、全局地更新所有粒子的速度和位置,接近最大功率点;第二步采用以Fibonacci数列作为步长改变依据的变步长扰动观察法并将其优化,使其快速得到功率的最佳解。利用LabVIEW软件搭建了模型并仿真,验证了算法在精度与速度上的大幅度提升,确定了算法的先进性和可行性。

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。

随机光照强度下光伏阵列的MPPT控制研究

在光伏发电系统中,光伏组件会受到实时变化光照强度的影响而处于局部阴影下,光伏组件的输出特性曲线呈现多峰值状态分布,传统的最大功率点跟踪方法(maximum power tracking,MPPT)会失效,造成系统输出功率的损失。本文提出一种改进的MPPT算法,该算法通过改变粒子群算法(particle swarm algorithm,PSO)的惯性系数和两个学习因子,使其随着迭代进行非线性动态变化,同时引入变异策略,增强算法的全局寻优能力,达到了提升搜索精度和速度的目的。在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,验证了改进的粒子群算法在随机光照强度能有效保证输出功率最大。

基于灰狼优化算法的光伏阵列局部阴影下最大功率点跟踪

提出一种基于灰狼优化算法的控制方法,以解决光伏阵列局部遮阴下的最大功率跟踪问题。实验结果表明,相比于传统多峰跟踪算法,所提出的算法具有更高的效率和更好的稳定性,同时降低了系统输出信号畸变,且在不同光伏阵列结构及阴影状态下都表现出优越的控制性能。

基于最速下降法的局部阴影下光伏发电MPPT算法研究

光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)是提高光伏发电效率的有效途径之一。由于光伏发电系统所处环境复杂,部分组件被遮挡的问题难以避免,传统的跟踪算法可能出现误判。针对此问题,该文分析了光伏电池单体和阵列的基本模型,探究了光伏阵列在局部阴影下的输出特性并总结规律。在此基础上,对最大功率点跟踪进行了理论分析,并基于最速下降法设计出了有效的控制方法,实现了局部阴影下最大功率点跟踪,进行仿真,验证了算法的可行性。

局部阴影下光伏阵列呈多波峰特性的MPPT算法研究

带有旁路二极管的光伏组件在局部阴影的遮蔽下,其输出的P-U特性是由多个局部峰值构成的非线性曲线,使传统的单峰MPPT算法无法准确跟踪最大功率点。通过建立并分析局部阴影下光伏组件的数学模型可避免陷入局部峰值。在传统电导增量法寻找峰值的基础上,应用聚拢峰值扫描判别法,分别从短路电流和开路电压处向中间聚拢扫描峰值并比较大小,直到找出真正的最大功率点。仿真结果表明,该算法在局部阴影下不会陷于局部峰值,能够快速跟踪最大功率点,明显提高了系统的光电转换效率。

局部阴影下光伏阵列的MPPT综合优化

针对光伏阵列在实际工作中被局部阴影遮挡,输出特性出现多个峰值点难以进行最大功率跟踪的问题,在分析研究局部阴影下光伏阵列输出特性的基础上,对传统电导增量法进行改进,提出一种模糊控制电导增量法。同时,将改进后的电导增量法同传统粒子群优化算法结合起来对光伏阵列进行联合控制,利用Matlab/Simulink平台搭建光伏阵列及其最大功率点跟踪的仿真模型,对该控制策略进行仿真分析,仿真结果表明所采用的方法能够实现MPPT的综合优化。

局部阴影条件下光伏电池建模与输出特性仿真

针对目前所提出的局部阴影条件下光伏电池数学模型比较复杂,在仿真中应用较为困难的问题,对均匀光照条件下的工程用数学模型进行改进,使之在Matlab软件仿真中可搭建出带有物理接口的模型,无需进一步理论推导,只要正常串并联就可实现任意环境下任意规模光伏阵列的仿真。利用该模型分别对局部阴影条件下的光伏组件、4组件串联阵列及{4×4}光伏阵列进行仿真,通过输出特性的对比,探究了光伏组件的串联与并联结构对其输出功率的影响,为光伏系统的设计提供参考。