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光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究

光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究

作者：陈如亮汕头大学

学位级别：硕士

在化石能源日益短缺的今天，不可再生能源——太阳能逐渐在能源消费市场上占据了一定的地位，而且太阳能的使用也越来越普遍。因此对于光伏系统的相关研究也一直是不可再生能源领域的一个重要研究课题。目前，由于商业光伏组件的转换效... 详细信息

在化石能源日益短缺的今天，不可再生能源——太阳能逐渐在能源消费市场上占据了一定的地位，而且太阳能的使用也越来越普遍。因此对于光伏系统的相关研究也一直是不可再生能源领域的一个重要研究课题。目前，由于商业光伏组件的转换效率还比较低，只有15％～17％，而且价格偏高，回本周期长，使太阳能光伏发电的普及受到一定影响。则在现有的光伏组件价格的情况下，尽量延长光伏组件的使用寿命和最大限度地利用其产生的功率就显得十分重要。因此本论文着重研究了具有破坏光伏组件作用的光伏热斑现象以及这种情况下如何进行最大功率跟踪两大问题。利用PSpice电路仿真软件的编程功能以及单体光伏电池的等效电路对单体光伏电池、光伏组件进行建模和仿真，得出在不同遮挡率下单体光伏电池以及含有一个被遮挡单体光伏电池的光伏组件的伏安特性曲线。在此基础上进一步得到被遮挡单体光伏电池电压随光伏组件工作电压的变化曲线。利用仿真结果分析热斑现象产生的原理，分别提出了实际使用中一个光伏组件发电系统和两个串联光伏组件发电系统热斑现象发生的可能性和条件，同时给出了光伏组件中一个旁路二极管并联单体光伏电池个数的最优数目。另外，当光伏组件或者光伏阵列中受到不均匀的太阳光照时（可引起热斑现象产生），输出的伏安特性曲线呈阶梯状，而相应的功率电压曲线含有多个局域峰值，则现有的单体光伏电池数学模型和单峰最大功率跟踪算法都不再适用，因此本文还重点研究和建立了适用于光照不均匀情况下的光伏组件多峰数学模型，再通过MATLAB语言建立其对应的MATLAB计算仿真模型。并在这个多峰模型的基础上，研究和设计了适用于光照不均匀情况下的多峰最大功率跟踪算法，通过MATLAB仿真，验证了该算法能胜任于光照均匀以及光照不均匀情况下的最大功率跟踪，并且具有较高的跟踪效率。最后，根据电力电子技术相关知识，使用MATLAB／Simulink对整个跟踪系统硬件电路进行仿真，计算电路中主要元件的参数，成功构造了适用于最大功率跟踪的硬件电路。

关键词：热斑现象单体光伏电池光伏组件伏安特性多峰模型最大功率点

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大规模光伏制氢光-氢协调控制研究

炼油技术与工程 2023年第6期53卷 1-4,20页

作者：李君陶丽楠张洪阳中石化(大连)石油化工研究院有限公司辽宁省大连市116045

绿氢利用是碳中和的有效途径,大规模绿电制氢是氢能生产的主要方式之一。新能源出力具有波动性,会降低绿氢制备稳定性。光伏、制氢系统具有调节潜力,可以在安全运行前提下,为系统提供调节资源。为满足石化企业新能源发电-绿氢制备多种... 详细信息

绿氢利用是碳中和的有效途径,大规模绿电制氢是氢能生产的主要方式之一。新能源出力具有波动性,会降低绿氢制备稳定性。光伏、制氢系统具有调节潜力,可以在安全运行前提下,为系统提供调节资源。为满足石化企业新能源发电-绿氢制备多种控制方式要求,探索光伏、制氢联合调节方法,实现源-网-荷协同控制。通过改进光伏最大功率点跟踪方法,提出光伏非最大功率点运行方法,增加光伏调节能力;提出制氢系统压力/功率切换控制方法,提高制氢电源响应速度。对光伏-制氢系统最大量绿氢制备、增加发电能力、减少发电量、光照等条件变化情况下出力调节进行模拟计算,验证了控制方式的可行性,提高了系统调节能力。

关键词：光伏制氢光-氢协调最大功率点整流器控制最大量绿氢增发功率曲线

利用LSTM和稳态时间序列的光伏阵列故障诊断方法

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福州大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 54-60页

作者：戴森柏陈志聪吴丽君林培杰程树英福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳能电池研究所福建福州350108

针对光伏阵列电气工作参数包含复杂的暂态过程及工频干扰噪声严重影响故障诊断模型性能的问题,提出一种基于最大功率点的稳态时间序列预处理方法.首先,以自动过滤数据中的暂态过程和干扰噪声,获取连续的稳态时间序列电气特征数据,作为... 详细信息

针对光伏阵列电气工作参数包含复杂的暂态过程及工频干扰噪声严重影响故障诊断模型性能的问题,提出一种基于最大功率点的稳态时间序列预处理方法.首先,以自动过滤数据中的暂态过程和干扰噪声,获取连续的稳态时间序列电气特征数据,作为故障诊断模型的输入参数;然后,提出一种基于长短期记忆网络的深度网络模型,以实现对光伏阵列常见故障的检测及分类;最后,在一个小型光伏并网发电系统及其Simulink仿真模型上,进行故障模拟及仿真,以验证所提出的故障诊断方法.实验结果表明,所提出的故障诊断方法具有良好的精度和泛化性能,并且优于常规的反向传播神经网络和循环神经网络.

关键词：光伏阵列故障诊断最大功率点时间序列长短期记忆网络

IBES算法在并联Boost电路MPPT系统中的应用

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电子测量技术 2023年第15期46卷 1-9页

作者：王军龙杨欢红沈淼钱慧银向冠霖柴磊国网安徽省电力有限公司宣城供电公司宣城242000 上海电力大学上海200090

针对光伏阵列在复杂光照条件下的多峰值特点及常规的最大功率追踪算法无法兼顾追踪精度和速度、存在振荡的问题,提出了一种改进秃鹰搜索算法;该算法在选择搜索空间时使用混沌映射对选择位置控制变化的参数进行优化,增加种群位置的多样性... 详细信息

针对光伏阵列在复杂光照条件下的多峰值特点及常规的最大功率追踪算法无法兼顾追踪精度和速度、存在振荡的问题,提出了一种改进秃鹰搜索算法;该算法在选择搜索空间时使用混沌映射对选择位置控制变化的参数进行优化,增加种群位置的多样性,提升算法的全局搜索能力;并在搜索空间猎物时,引入Levy飞行机制,对秃鹰新位置进行优化,增强了算法跳出局部搜索的能力;同时提出一种新型并联Boost电路,提高追踪的稳定性,减小振荡。通过Simulink建模仿真分析可知,结合改进的算法与新型并联Boost电路,在三种阴影情况下,追踪的成功率分别为100%、98%、96%,均高于原始算法,能够更快、更稳定地实现最大功率跟踪。

关键词：局部阴影最大功率点秃鹰搜索算法 Levy飞行并联Boost电路

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光伏发电中的最大功率研究与实现

光伏发电中的最大功率研究与实现

作者：李想东北石油大学

学位级别：硕士

大庆油田野外施工作业施工非常多,作业设备供电问题始终是个难题,小型的便携式的太阳能发电设备是一个比较好的解决方案,放眼全球,近些年,经济迅猛发展,智能化自动化社会飞速进步,人口过度增长,预计到2050后,全球人口总数至少突破90亿... 详细信息

大庆油田野外施工作业施工非常多,作业设备供电问题始终是个难题,小型的便携式的太阳能发电设备是一个比较好的解决方案,放眼全球,近些年,经济迅猛发展,智能化自动化社会飞速进步,人口过度增长,预计到2050后,全球人口总数至少突破90亿。人类社会的进步离不开能源,自动化设备更离不开能源,如何高效地获取和利用可再生的清洁能源,已成为有待人类解决的重要问题。光伏形式发电系统利用太阳能电池作为储能媒介,将光效应直接转换为电势能,产生的电势能将直接作用于负载设备。本论文主要通过构建1个单相光伏并网发电系统,进而实现最大功率的研究与实现。该光伏并网发电系统可将太阳能电池的直流输出,转换为频率为50Hz的交流输出,利用低功耗STC12C5408AD单片机完成太阳能电池的最大功率控制。本文阐述恒定电流法、微扰观察法、增量电导法、瞬时扫描法、登山法和粒子群法,并通过实验比较登山法和瞬时扫描法的优劣。通过使用Boost电路,设计单相光伏发电系统中的硬件电路,以及对系统软件的编程,通过系统的控制策略将软硬件结合调试。主要包括Boost电路的恒压值调试、全桥逆变电路的调试以及系统恒流恒压的同步测试等。以实现最大功率点的找寻,验证登山法和瞬时扫描法的可行性。

关键词：单片机 Boost电路登山法瞬时扫描法最大功率点

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基于变异策略PSO算法的光伏MPPT研究

组合机床与自动化加工技术 2022年第5期 151-153,158页

作者：高旭东姚舜才中北大学电气与控制工程学院太原030051

光伏系统在遮阴等情况下,输出功率特性曲线会呈现出实时变化的多个峰值。为能准确且快速地追踪到最大功率点,提出一种融合变异策略的粒子群(MPSO)算法。将变异因子作为局部优化算子融入到粒子群算法之中,每次迭代过程中都会有一定数目... 详细信息

光伏系统在遮阴等情况下,输出功率特性曲线会呈现出实时变化的多个峰值。为能准确且快速地追踪到最大功率点,提出一种融合变异策略的粒子群(MPSO)算法。将变异因子作为局部优化算子融入到粒子群算法之中,每次迭代过程中都会有一定数目的变异粒子产生,使每次的搜索范围扩大;在各粒子之间进行充分的信息交流后,可以准确地搜索到最大功率点。通过MATLAB/Simulink搭建仿真平台,仿真结果表明,融合变异策略的粒子群算法,在局部阴影情况下能够更加快速地收敛到最大功率点。

关键词：局部阴影最大功率点变异策略粒子群算法

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复杂光照下光伏阵列MPPT算法研究

电源技术 2022年第6期46卷 688-692页

作者：魏立明吴扬昀吉林建筑大学电气与计算机学院吉林长春130118

局部阴影条件下,光伏阵列的P-U曲线呈多峰状态,常规的最大功率点追踪(MPPT)算法在追踪最大功率点时容易陷入局部最优值。细菌觅食法具有较好的全局搜索能力,但传统细菌觅食法收敛速度慢,最大功率点跟踪效率不高,针对算法中的趋化步长以... 详细信息

局部阴影条件下,光伏阵列的P-U曲线呈多峰状态,常规的最大功率点追踪(MPPT)算法在追踪最大功率点时容易陷入局部最优值。细菌觅食法具有较好的全局搜索能力,但传统细菌觅食法收敛速度慢,最大功率点跟踪效率不高,针对算法中的趋化步长以及驱散概率进行改进,保证了种群中个体的优良性,使算法朝最优方向迭代。为了提高算法在临近全局最优点时的搜索精度,采用牛顿插值法近似拟合抛物线,根据拟合曲线可精确计算出最大功率点所在位置。通过Simulink建模仿真分析可知,改进算法相较于传统算法,不论在静态遮阴条件下还是动态遮阴条件下,都能够更快、更稳地寻找到光伏阵列最大功率点。

关键词：局部阴影最大功率点细菌觅食法趋化步长驱散概率牛顿插值法

机械振荡条件下微功率光伏电池板的输出特性研究

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科学技术与工程 2023年第16期23卷 6937-6944页

作者：陶鹏吴义鹏裴万鹏虞丽塬南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

漂浮式光伏发电具有不占耕地、温升效应低、防止水过量蒸发等优势,正逐渐受到人们的青睐。然而水面起伏波动导致光伏电池板产生的机械振动,会使其输出电压和电流产生低频振荡,发电品质急剧恶化。选择了一微功率光伏电池板,对其在典型天... 详细信息

漂浮式光伏发电具有不占耕地、温升效应低、防止水过量蒸发等优势,正逐渐受到人们的青睐。然而水面起伏波动导致光伏电池板产生的机械振动,会使其输出电压和电流产生低频振荡,发电品质急剧恶化。选择了一微功率光伏电池板,对其在典型天气下的动、静态输出特性进行研究,在此基础上搭建了光伏发电的Simulink仿真模型,仿真得出了动态条件下的光伏电池的功率-电压(P-U)和电流-电压(I-U)特性曲线,探究了光伏电池板机械振荡角度和频率变化下输出功率极值点的变化情况。研究结果表明,动态条件下光伏电池板的P-U特性曲线会出现多个局部极值点,且电池板振荡角度对功率极值点的影响更大,为后续漂浮式光伏发电的最大功率点跟踪算法的研究提供了更为直观的数据支撑。

关键词：光伏发电机械振荡发电品质 Simulink 最大功率点

一种基于级联H桥光伏并网逆变器的变移相角载波移相调制策略

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太阳能学报 2020年第8期41卷 144-150页

作者：王付胜戴之强王佳宁毛旺杜成孝合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 越南兴安技术师范大学电子工程学院越南兴安160000

级联H桥光伏并网系统中,H桥直流侧光伏板的环境、参数差异及故障等多种因素均会导致模块间光伏板最大功率点电压产生差异,此时,传统载波移相调制策略的倍频效应失效,输出电压的低频谐波分量无法消除。本文通过简化的谐波分析法对载波移... 详细信息

级联H桥光伏并网系统中,H桥直流侧光伏板的环境、参数差异及故障等多种因素均会导致模块间光伏板最大功率点电压产生差异,此时,传统载波移相调制策略的倍频效应失效,输出电压的低频谐波分量无法消除。本文通过简化的谐波分析法对载波移相输出电压的谐波表达式进行详尽的分析,并基于此提出一种移相角实时控制算法来消除系统输出电压低频谐波在载波频率及其倍数处的畸变,最后以三模块级联系统为例进行实验,验证所提算法的有效性和可行性。

关键词：级联H桥最大功率点谐波分析实时控制光伏并网逆变器