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。

基于改进黏菌算法的光伏多峰值MPPT控制

针对传统最大功率点跟踪技术在局部遮阴等天气条件下存在无法追踪到全局最大功率点的问题,提出一种基于改进黏菌算法的MPPT控制。首先,对太阳电池模型及多峰值特性进行分析;其次,在黏菌算法中引入领导者策略和基于最优个体的凸透镜反向学习策略,在提高算法计算精度、收敛速度的同时克服了算法易“早熟”现象;最后,根据光伏阵列最大功率输出特性分别确定算法优化模型、初始化位置及重启机制。仿真与实验结果表明:基于改进黏菌算法的MPPT控制能快速、准确地跟踪到全局最大功率点,有效规避陷入局部最优问题,提高了光伏系统的转换效率。

基于改进LGWO-INC算法的MPPT控制研究

光伏发电阵列板在局部遮阴下会产生多个功率峰值,传统算法难以准确快速追踪光伏最大功率点(maximum power point,MPP),该文提出一种基于莱维飞行灰狼算法(Levy grey wolf optimization,LGWO)与电导增量法(incremental conductance,INC)结合的复合算法追寻MPP,莱维飞行帮助灰狼算法跳出局部最优,搜寻MPP附近时,切换电导增量算法减少系统振荡,在静态与动态局部遮阴下通过Simulink进行光伏并网仿真验证。研究结果显示,所提复合算法收敛效果快速精确,并且符合并网谐波(total harmonic distortion,THD)含量要求,可保证系统的稳定运行。

部分功率直流变换器研究综述

随着直流负载功率等级的提高,直流变换器面临着效率、功率密度、成本、散热等一系列问题。部分功率处理技术能够解决上述问题,让DC-DC只流过系统总功率的一小部分,而剩余的主要功率则通过前馈路径直接在源荷间传输。该文全面阐述部分功率处理技术的原理及分类,重点分析串联部分功率变换器的多种结构特性及优缺点,多维度总结归纳部分功率技术的能效分析方法,详细调研现有研究的实验样机情况,指出了部分功率直流变换器的未来研究方向和应用场景。

基于部分功率调节的高调压速率DC/DC变换器

应用于5G基站的通信电源可在设备待机时降低输出电压来减少能耗,然而输出电压的频繁快速调节给变换器带来挑战。针对这一问题,采用部分功率调节的思想,在变换器输出端构造部分电压调节电路,对电压调节电路采用电压外环电流内环、负载电流前馈以及输出电压前馈控制,使变换器获得电压快速调节的能力且保持较高的能量转换效率。搭建1kW实验样机,验证了所选拓扑以及控制策略的有效性。

基于加速度信号的轮胎滚动阻力估计算法

提出了一种基于智能轮胎的滚动阻力估计算法,利用轮胎加速度信号实现轮胎滚动阻力更高精度的估算。使用ABAQUS软件建立205/55/R16子午线轮胎的稳态滚动阻力模型,通过对不同负载、胎压和车速下滚动阻力的仿真结果分析,验证了有限元模型的一致性。通过提取轮胎内衬中心轴线处的加速度信号,使用Yule-Walker分析法计算加速度信号的功率谱密度。基于汽车行驶参数和轮胎接地离地瞬间的加速度功率谱密度数据,采用偏最小二乘回归法对轮胎的滚动阻力和滚阻系数进行回归预测。结果表明:结合轮胎加速度信号与行驶参数的回归方程拟合效果比单纯使用行驶参数拟合的效果更好,研究结果为开发节能汽车提供了一定的指导作用。

局部阴影下基于GWO-P&O混合算法的光伏最大功率点跟踪

针对局部遮阴环境下传统灰狼优化(Gray wolf optimization,GWO)算法在跟踪最大功率点时P-U特性曲线出现多峰值、后期收敛速度慢、稳态精度低等问题,结合灰狼优化算法和扰动观察法(Perturbation and observation,P&O)各自的优势,提出了基于GWO-P&O的混合优化最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)算法。首先,采用灰狼优化算法逐渐向光伏的全局最大功率点靠近。其次,在灰狼优化算法收敛后期引入P&O法,既保持了灰狼优化算法较高的稳态精度,又能以较快速度寻找到局部最大功率点。最后,在不同环境工况下,将所提出的GWO-P&O方法与传统GWO算法进行对比。结果表明,改进的GWO-P&O算法在保证良好稳态性能的同时,一定程度上提高了GWO算法后期跟踪最大功率时的收敛速度。

应用于光伏发电系统的高效双路径变换器研究

提出一类具有部分功率处理特性的变换器——双路径功率变换器(DPPC),利用电压源串联的思想衍生其不同结构,从结构维度定义并推导DPPC的增益和效率特征关系,利用仿真对不同结构DPPC的增益与效率特性进行验证。最后选取最佳升压结构得到的变换器作为实验验证对象,搭建2 kW样机证明该变换器的可行性与高效性。

储能系统串联升压型部分功率均衡器及其控制

为了解决储能系统并联电池簇环流问题,提出一种串联升压型部分功率均衡器,通过引入部分功率变换技术优化均衡器的传输效率与功率密度.针对部分功率均衡器中2种不同功率流控制问题,提出一种基于占空比控制的功率流控制方法,并详细分析在所提出控制方法下均衡器的工作状态,实现对基础功率流和调节功率流的有效控制和双向流动;针对由电池簇不一致性导致的系统性能退化,提出一种并联电池簇功率均衡控制方法,抑制并联电池簇之间的功率环流.实验结果验证了所提出部分功率均衡器及其控制方法的有效性.

高压电力电缆终端局部放电在线监测方法仿真

随着电力传输技术的快速发展,高压电力电缆的应用日益普遍,对高压电力电缆终端的局部放电行为进行在线监测的需求也逐步增长。为了解决当前监测算法实效性差、准确率低等问题,提出了一种基于条件生成网络的灰度判别在线监测算法。算法首先通过红外相机对电力电缆终端进行特征采集,采集的灰度照片再使用均值化的方法进行背景去噪;然后再基于k-Means算法进行局部放电部位定位,确定电缆终端是否有放电现象;最后使用条件生成网络对放电判断步骤进行优化,并采用温差判别法判断放电程度,从而提升放电监测的准确率。实验结果表明,所提算法在局部放电监测方面准确率提升了5%,提高了监测的精确度,减小了由于局部放电对电力传输的危害。

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。

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。

基于多端脉冲幅值比的变压器局部放电信号聚类分离方法

对电力变压器进行局部放电试验与检测时,多源脉冲混叠严重影响着局部放电信号的识别。本文提出一种基于多端脉冲幅值比的局放信号聚类分离方法。首先,开展220 kV变压器局放试验,对不同试验电压下PRPD、T-F谱图中存在的脉冲混叠现象进行分析;然后,基于不同类型脉冲在变压器中的传播衰减规律,提出了基于变压器多端检测的三维幅值比脉冲聚类分离方法,并结合DBSCAN算法实现该方法;最后,在220 kV变压器局放试验过程中开展了多端检测,并对脉冲进行聚类分离与来源分析。结果表明:利用多端脉冲幅值比聚类分离方法能够将局放试验过程中的多源混叠脉冲准确分为干扰脉冲以及两类放电脉冲,并且可以根据幅值比实现脉冲源的初步定位。多端脉冲幅值比聚类分离方法实现了变压器局放脉冲的提取,其发展和应用将有利于提升变压器局部放电检测中的抗干扰水平和检测准确度。

300 MW超临界二氧化碳燃煤发电机组热经济性分析

针对300 MW超临界二氧化碳(SCO_(2))部分冷却循环和部分冷却再热循环燃煤发电系统,建立了热经济性数学模型,以循环热效率η_(t)、系统㶲效率η_(ex)及平准化度电成本C_(LCOE)为评价指标,对不同系统和不同关键参数进行热经济性对比分析。结果表明:在设计工况下,与部分冷却循环系统相比,在部分冷却再热循环下η_(t)高0.33%,η_(ex)高0.35%;在相同参数条件下,2个发电机组燃煤消耗成本占比均超过70%,锅炉成本远高于其他设备成本;存在最优的主压缩机入口压力,使得η_(t)、η_(ex)达到最大,同时C_(LCOE)达到最小;随着主压缩机入口温度的增大,η_(t)、η_(ex)逐渐减小,C_(LCOE)则逐渐增大;η_(t)、η_(ex)随着透平入口温度的增大线性提升,C_(LCOE)则先减小后增大。

基于PEEC的WPT系统磁芯结构建模

磁耦合机构作为无线电能传输的核心部分,直接决定系统的传输性能。目前广泛采用加装磁芯来提高耦合机构的传输性能。然而加入磁芯后,线圈与磁芯的融合建模及协同设计问题,目前多依赖于电磁仿真软件及二维分区建模,该方法无法量化磁芯参数对系统传输性能的作用。此处基于部分元等效电路(PEEC)对磁芯进行建模,根据磁性材料特性分别从涡流、磁化强度两方面构建磁芯二元模型,并引入退磁因子对磁化强度模型进行修正。基于电场积分方程构建了以磁芯涡流、节点电压和磁化强度为未知量的解决矩阵,实现了线圈与磁芯融合建模。在融合建模的基础上,基于矢量磁位提取了带芯线圈的自感系数,将建模结果与商用仿真软件及实验进行对比,其误差控制在5%以内,验证了建模结果的准确性。带芯线圈自感参数量化了磁芯对线圈的附加耦合作用,为磁芯结构设计提供理论支撑。

电力变压器绝缘成型件的局部放电特性及其绝缘性能综合评价方法

本文搭建了电力变压器绝缘成型件的局部放电特性和闪络特性测试平台,获得了不同绝缘成型件的局部放电起始场强、局部放电起始放电量、局部放电熄灭场强、沿面闪络场强等4个关键绝缘指标的分布规律。结果表明:绝缘成型件的局部放电起始场强随着电极间距的增大而降低,平行分量下当电极间距从10 mm增大到25 mm时,局部放电起始场强降低了40.6%左右,不同分量下局部放电起始放电量为8.51~13.70 pC;在平行分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.55~2.85 kV/mm和1.43~1.78 kV/mm;在垂直分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.65~3.35 kV/mm和4.31~5.49 kV/mm。不同绝缘成型件表面形貌对其沿面闪络特性影响显著,表面压纹凹槽越密集,尺寸越大,阻碍沿面放电发展的效果越好。基于测试的试样数据库,提出基于熵权法的绝缘成型件综合性能评价方法,利用绝缘成型件放电特性的4个指标以及表观密度、尺寸偏差的离散程度确定不同性能指标的权重,对不同绝缘件进行了综合性能评价,验证了该评价方法的合理性。

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。

广义频分复用系统峰均功率比抑制算法

为了降低广义频分复用系统存在着多载波系统中固有的高峰均功率比问题,本文提出了一种适用于广义频分复用系统的子载波抑制高峰均功率比算法。该算法以限幅法为基础,降低了系统的高峰均功率比,但与限幅法不同的是,该算法几乎不会对带外性能及误码率性能造成影响。由于子载波抑制高峰均功率比算法的峰均功率比抑制性能略差于限幅法,因此本文进一步提出将部分序列传输与子载波抑制高峰均功率比结合来进一步抑制系统高峰均功率比的算法。仿真表明:本文提出的算法的高峰均功率比抑制性能与限幅法相同,且不会对系统的带外与误码率性能造成影响。

基于制氢系统DC/DC的部分功率变换器研究

为了提高制氢效率,这里提出了一种调节电源与制氢系统负载之间电压差的部分功率变换器。在具有高电压增益高效双向直流变换器中,择优选取双有源桥(DAB)和隔离全桥升压(IFBB)的拓扑结构。首先,对DAB的两种调制策略(单移相(SPS)调制、双移相(DPS)调制)进行了电流应力的优化控制,从而获得了最优移相角。其次,基于器件应力因子(CSF)法,分析比较了最优移相角的两种调制策略下的DAB和同步整流型IFBB的拓扑结构。结果表明IFBB具有更低的CSF以及能够处理更宽的输入电压范围。最后,对部分功率变换器进行了设计、构建和分析。