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太阳能学报 2024年第7期45卷 20-28页

作者：王舜彦任永峰张小龙薛宇刘鹏温国伟内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010080 中国三峡新能源(集团)股份有限公司建设管理分公司四子王旗011800 清华大学车辆与运载学院北京100084 三峡新能源四子王旗有限公司四子王旗011800

构建光伏阵列与混合电解槽耦合于交流母线的制氢系统。为提高光伏发电系统在环境变化下的能效,采用基于自适应步长扰动观测式的最大功率点追踪技术,光伏直流侧利用超级电容的快速响应和电荷平滑的特性稳定母线电压,网侧变流器采用虚拟... 详细信息

构建光伏阵列与混合电解槽耦合于交流母线的制氢系统。为提高光伏发电系统在环境变化下的能效,采用基于自适应步长扰动观测式的最大功率点追踪技术,光伏直流侧利用超级电容的快速响应和电荷平滑的特性稳定母线电压,网侧变流器采用虚拟同步机控制策略,实现快速响应电网变化需求,提供电网惯性和频率支撑,增强系统稳定性和可靠性;并针对传统单一电解槽制氢系统在固定工作模式下面临的能源浪费、适应性不足等问题,结合碱性电解槽和质子交换膜电解槽的优势,引入一种电解槽自适应控制系统,根据光伏输出功率和电解槽的状态实时调整工作模式,使系统在不同场景下保持较高的灵活性和稳定性。最后通过仿真验证所搭建模型与控制策略的正确性与有效性。

关键词：光伏制氢最大功率点追踪技术自适应控制系统虚拟同步机混合电解槽

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基于线性自抗扰的光伏并网发电系统控制

基于线性自抗扰的光伏并网发电系统控制

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作者：张淼青岛科技大学

学位级别：硕士

随着新能源技术的不断发展,太阳能作为一种高效、清洁的新能源备受人们关注。光伏并网发电系统是将太阳能转换为电能的关键,因此也成为当前研究的热点。在光伏发电系统的设计和优化中需要综合考虑光伏电池、最大功率点追踪(Maximum Powe... 详细信息

随着新能源技术的不断发展,太阳能作为一种高效、清洁的新能源备受人们关注。光伏并网发电系统是将太阳能转换为电能的关键,因此也成为当前研究的热点。在光伏发电系统的设计和优化中需要综合考虑光伏电池、最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术和光伏逆变器等方面。其中最大功率点跟踪技术和逆变器控制策略是保证整个光伏并网系统高效率、安全、稳定运行的关键,对其采用合适的控制策略,能够提高光伏发电系统的效率和可靠性。因此,本文以光伏并网发电系统为研究对象,利用线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)技术对系统中的最大功率点跟踪技术和逆变器控制策略进行改进,令系统能够在面对多种外界干扰的情况下,依然能高效、稳定地运行。本文的主要工作内容如下:第一,光伏并网发电系统的数学建模部分由光伏电池、光伏发电系统MPPT部分、光伏并网逆变器组成,本文根据工作原理以及实际工程要求对光伏并网发电系统的各部分进行了数学建模,为光伏并网发电系统的控制策略研究提供了良好的基础。第二,光伏阵列的最大功率点追踪技术是保证其输出效率最大化的关键,但在实际工程中,MPPT技术往往会受到灰尘遮挡、天气变化等外部条件改变引起的干扰。针对光伏发电系统中光伏阵列的MPPT问题,提出并设计了一种粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)和自适应线性自抗扰控制(Adaptive-Linear Active Disturbance Rejection Control,A-LADRC)算法相结合的MPPT方法。该方法克服了传统的MPPT方法无法解决的局部阴影问题,并且提高了控制器在外部条件发生变化时的抗干扰能力。在该方法中,PSO对光伏阵列P-V输出特性曲线上的最大功率点(Maximum Power Point,MPP)进行追踪,并输出光伏阵列输出功率最大化时的工作电压作为参考值,然后用A-LADRC控制器对进行参考电压追踪并通过Boost电路进行调节,从而完成MPPT过程。A-LADRC控制器增强了对MPPT过程中各种外部干扰的抗干扰能力,并加快了系统的响应速度。仿真结果说明,与扰动观测法(P&O)、传统的PSO算法等其他控制算法相比,该方法具有良好的跟踪性能和并且在外界条件改变造成的外部干扰下具有较好的抗干扰能力。第三,直流母线电压由逆变器控制策略进行调节,其输出稳定性将受到各种外部干扰的影响,直流母线电压的稳定性也决定着电网侧的交流电的电能质量。但电压电流双闭环控制策略作为传统的光伏并网逆变器控制策略存在着鲁棒性较差、系统的调节时间过长等缺点。针对上述问题,本文提出了一种将自适应线性自抗扰控制器应用到外环控制当中的方法,以达到抗干扰的目的。该控制策略使用线性扩展状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)来估计外部条件变化引起的外部干扰和参数不确定性引起的内部干扰。PD控制器补偿干扰并应用自适应控制以简化参数调整。最后,本文利用李雅普诺夫理论进行了稳定性分析,与传统的线性自抗扰控制相比,验证了该控制策略的优越性。实验结果表明,该系统在光照强度突变、电压跌落等干扰下具有较好的控制性能和抗干扰能力。第四,将滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)与LADRC相结合设计了一种复合控制方案,该控制方案结合了SMC与LADRC各自的优点,增强了控制器的控制性能。验证了滑模线性自抗扰控制((Sliding Mode Control-Linear Active Disturbance Rejection Control,SMC-LADRC)在光伏并网逆变器直流母线电压控制中的可行性和优越性。在SMC-LADRC控制器中,SMC的引入解决了带宽受限引起的控制精度下降问题,提升了整体控制器的鲁棒性。LADRC控制器中LESO对系统中存在的内部扰动和因为外部条件改变引起的外部扰动,PD控制器的主要功能是对总扰动的估计进行补偿。并且在PD控制器的调参过程中加入自适应控制进行调参,该方法不仅在将自抗扰控制器线性化的基础上进一步简化调参过程,同时也增强了该控制器在外部扰动发生时的控制性能。最后通过仿真实验证明了SMC-LADRC控制器的实用性和优越性。

关键词：光伏并网发电系统最大功率点追踪技术光伏并网逆变器线性自抗扰控制滑模控制自适应控制

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光伏发电系统MPPT控制方法的研究

光伏发电系统MPPT控制方法的研究

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作者：郝世诚天津科技大学

学位级别：硕士

由于全球变暖的现象愈发加剧和化石燃料能源的日渐枯竭,世界各国对清洁能源和可再生能源发电领域的关注度越来越高,各国政府呼吁使用可再生能源来应对未来几年的传统化石能源短缺问题。光伏发电是最具发展前景的可再生能源技术,光伏发... 详细信息

由于全球变暖的现象愈发加剧和化石燃料能源的日渐枯竭,世界各国对清洁能源和可再生能源发电领域的关注度越来越高,各国政府呼吁使用可再生能源来应对未来几年的传统化石能源短缺问题。光伏发电是最具发展前景的可再生能源技术,光伏发电系统具有维护成本低、运行自由、无需复杂部件、对环境友好、可持续性发展等优点。光照强度和环境温度仍然是光伏发电的重要影响因素,所以实现不均匀光照下准确的最大功率点跟踪至关重要。传统的最大功率点追踪算法在面对不均匀光照条件时,可能会陷入局部最优,大大影响追踪效率,其原因是光伏阵列在局部阴影光照下,输出特性曲线是多峰的状态,而原始的智能算法针对局部阴影条件虽可以追踪到最大功率点,但是在追踪精度和追踪速度上仍存在缺陷。因此,本论文对局部阴影条件下的MPPT控制方法进行了研究。首先,结合实际情况和国家政策形势,阐述了选题的研究背景和研究意义,在分别对均匀与不均匀光照强度两种情况下对光伏阵列的输出特性进行研究后,针对局部阴影以及旁路二极管对光伏电池的影响,从而设计了改进的多元光伏发电系统,建立更优的数学模型。其次,分析了传统跟踪算法和其他原始智能算法的缺点与不足,基于此,将灰狼算法引入到光伏MPPT追踪技术中,通过对公式的推导与分析,本论文改进了传统的灰狼算法。该改进算法优化了头狼位置确定策略,采用经典灰狼方法与DLH狩猎搜索策略相结合,强化了局部和全局搜索之间的平衡并保持了多样性。本论文创新性的将改进的灰狼优化算法和扰动观察法结合使用,改进了原始算法的一些不足之处,提高了系统效率。最后,对所改进的算法进行了系统仿真实验研究。使用MATLAB环境下的Simulink进行系统建模仿真,介绍了仿真模型的各个组成模块,通过仿真实验证实了本论文研究的复合算法在部分遮蔽条件下对光伏最大功率点追踪的有效性和优越性。

关键词：最大功率点追踪技术局部遮蔽改进灰狼优化算法改进灰狼-扰动观察 Simulink

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