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阴影遮蔽下光伏发电最大功率点跟踪的研究分析

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阴影遮蔽下光伏发电最大功率点跟踪的研究分析

作者：许天兰州交通大学

学位级别：硕士

阴影遮蔽是影响光伏发电系统正常运行的主要因素之一,阴影遮蔽不仅降低了光伏发电系统的输出,还容易造成严重的功率失配现象和安全隐患。在局部阴影情况下光伏阵列P-U特性曲线容易出现多峰值,影响最大功率点跟踪算法的正确性。克服阴影... 详细信息

阴影遮蔽是影响光伏发电系统正常运行的主要因素之一,阴影遮蔽不仅降低了光伏发电系统的输出,还容易造成严重的功率失配现象和安全隐患。在局部阴影情况下光伏阵列P-U特性曲线容易出现多峰值,影响最大功率点跟踪算法的正确性。克服阴影遮蔽情况的影响可以从以下两个方面入手,一是通过优化光伏阵列拓扑结构,提升光伏阵列的抗阴影性,从而减少功率失配带来的影响;二是对最大功率点跟踪算法进行改进,使算法在多峰值条件下具备寻优能力,提高寻优速度和精度。国内外对于阵列拓扑和跟踪算法均有一定的研究基础,然而研究仍有一定的局限性。对光伏发电系统结构的研究进行系统的归纳整理。通过分析光伏阵列的几种排列方式,结合Simulink仿真实验,研究了光伏阵列出现功率失配的原因。分析了一种并联式支路光伏发电系统,光伏阵列结构选用全并联的拓扑,利用并联支路抗阴影效果良好的特点,提高系统的抗阴影遮蔽能力,在阴影条件下不会出现严重的功率失配现象。针对并联光伏阵列的低压大电流输出特点选择逆变电路,使系统具有良好的电气特性,达到良好的仿真效果。在研究已有最大功率点跟踪算法的基础上,分析了扰动观测法的跟踪特性和粒子群算法的跟踪原理。经典的光伏发电最大功率点跟踪算法如扰动观测法的跟踪速度和跟踪精度相互制约,当跟踪精度过高时,启动时间过长,导致系统损失部分发电功率。分析了扰动观测法的两种改进算法,对其启动速度,光照突变下的性能及阴影遮蔽时的性能进行了比较,从原理上分析了粒子群算法的优缺点,通过分析光伏电池输出特性曲线,根据输出曲线的特点结合扰动观测法和粒子群算法对跟踪算法进行改进,提出一种全局扫描变步长的扰动算法,在不损失功率的条件下,提高算法的跟踪速度,并通过Matlab仿真验证算法的有效性。研究表明该算法相对扰动观测法在电压等级越高的光伏发电系统上对跟踪速度的提升越明显。针对多峰值情况下光伏发电系统输出特性曲线的特点,分析该算法的性能,仿真结果验证该算法在多峰值条件下具有寻优能力。

关键词：阴影遮蔽光伏阵列最大功率点跟踪扰动观测法粒子群算法全局扫描

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光伏建筑一体化系统中阴影遮蔽问题的研究

华东电力 2010年第11期38卷 1785-1789页

作者：王兆宇艾芊万振东上海交通大学电气工程系上海200240

分析了光伏建筑一体化系统的优势和面临的问题,重点分析了对该系统发电能力影响较大的阴影遮蔽问题并提出了解决该问题的优化设计方案。通过对光伏建筑一体化系统的仿真模拟,证实了所提方案的有效性和可行性。

关键词：太阳能光伏发电光伏建筑一体化阴影遮蔽

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基于RBF神经网络的光伏动态重组系统

电源技术 2017年第11期41卷 1571-1574页

作者：海涛闻科伟胡翔林波张朝广西大学电气工程学院广西南宁530004 广西比迪光电科技工程有限责任公司广西南宁530031

光伏系统的模块重组对于改善系统的P-V特性有非常重要的作用。提出了一种在部分阴影遮蔽情况下基于人工神经网络算法的光伏模块重组方案。这个方案中,光伏模块分为固定部分和自由部分,并通过开关矩阵来连接。然后测量的每个自由模块以... 详细信息

光伏系统的模块重组对于改善系统的P-V特性有非常重要的作用。提出了一种在部分阴影遮蔽情况下基于人工神经网络算法的光伏模块重组方案。这个方案中,光伏模块分为固定部分和自由部分,并通过开关矩阵来连接。然后测量的每个自由模块以及每行固定模块的短路电流值,测量值通过人工神经网络算法得到的结果决定开关矩阵的连接方式。仿真实验显示所提出的方案的参数测量实时简易、重组策略高效,能有效地改善部分阴影状态下的光伏阵列的功率输出。最重要是所提出的控制策略能应用于较大规模光伏系统结构重组。

关键词：阴影遮蔽实时光伏重组 RBF神经网络重构算法

基于改进动态差分进化算法的光伏阵列MPPT控制研究

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电气传动 2017年第7期47卷 57-61页

作者：李宏玉杨婷董琳琳孟子慧张守宇东北石油大学电气工程学院黑龙江大庆163318 大庆石化工程有限公司黑龙江大庆163000 大庆油田建设集团有限责任公司安装公司黑龙江大庆163000

针对部分阴影使光伏阵列的输出特性呈现多峰值的现象,提出了一种基于改进动态差分进化的全局MPPT寻优算法。该算法修改了变异策略,能够快速地收敛于系统的最大功率点,同时加入小步长扰动微调以增加算法精度。经Matlab/Simulink仿真工具... 详细信息

针对部分阴影使光伏阵列的输出特性呈现多峰值的现象,提出了一种基于改进动态差分进化的全局MPPT寻优算法。该算法修改了变异策略,能够快速地收敛于系统的最大功率点,同时加入小步长扰动微调以增加算法精度。经Matlab/Simulink仿真工具验证基于改进动态差分进化的MPPT控制算法在控制速度和精度上都得到了有效改善。

关键词：阴影遮蔽光伏阵列最大功率点跟踪动态差分进化算法

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太阳能阵列的建模与输出优化

太阳能阵列的建模与输出优化

作者：侯跃虎北方工业大学

学位级别：硕士

随着科技的发展,能源消耗逐渐增加,能源问题已经成为一个全球性的问题,太阳能在新能源的开发中贡献卓著,得到了广泛应用和推广。太阳能在使用过程中遇到了诸多问题,例如太阳能制作工艺问题、阴影遮蔽问题、功率优化问题。本文就太阳能... 详细信息

随着科技的发展,能源消耗逐渐增加,能源问题已经成为一个全球性的问题,太阳能在新能源的开发中贡献卓著,得到了广泛应用和推广。太阳能在使用过程中遇到了诸多问题,例如太阳能制作工艺问题、阴影遮蔽问题、功率优化问题。本文就太阳能阵列建模,大型阵列阴影遮蔽实验以及DC-DC功率优化器进行研究和分析。在本文中对目前常用光伏模型进行了研究和分析,深入研究光伏模型的结构和原理,针对当前模型的不足,进行了改进,建立新的光伏模型-分段线性化宏模型。为了验证宏模型的可用性,正确性,以及精确性,在PSIM仿真软件中对宏模型和单管模型进行了仿真实验对比。为了进一步体现宏模型的优势,文中建立了串并联光伏阵列仿真模型,仿真时间证明了宏模型能够很好的减小计算量,缩短仿真时间,提高了工作效率。论文选取三种典型的阵列拓扑进行阴影遮蔽实验.阴影遮蔽模式分为横向遮蔽和竖向遮蔽两种模式,在PSIM软件中对两种模式进行仿真,仿真电路由1296块光伏组件构成。对比两种模式下三种拓扑的仿真数据,发现阴影遮蔽模式对光伏输出有影响,同时也证明阵列拓扑对功率输出有一定的影响。阴影遮蔽模式影响功率输出,为了提高输出功率,选取四管Buck-Boost拓扑作为研究对象,设计功率优化器。论文在相关章节分析了优化器的工作原理,控制策略,并进行小信号建模和环路补偿。功率优化器有两个占空比,控制方式灵活多变,由于双环路控制占空比冲突的问题,论文选取单控制环路双占空比模式。最后,论文对硬件设计进行了分析,搭建实验平台,并对光伏阵列功率输出进行最大功率点跟踪测试,验证了论文的可行性。

关键词：宏模型光伏阵列阴影遮蔽四开关管功率优化器 PSIM

户用型光伏发电系统最大功率跟踪及储能装置的研究

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户用型光伏发电系统最大功率跟踪及储能装置的研究

作者：彭玥太原理工大学

学位级别：硕士

能源危机与环境污染是当今世界面临的两个重大问题，经历了煤、石油、天然气等化石燃料大量开采的阶段，许多国家已经着眼于对可再生能源的研究与开发。太阳能具有可再生性和清洁性的特点，取之不尽、用之不竭，在国内外广泛应用，表现... 详细信息

能源危机与环境污染是当今世界面临的两个重大问题，经历了煤、石油、天然气等化石燃料大量开采的阶段，许多国家已经着眼于对可再生能源的研究与开发。太阳能具有可再生性和清洁性的特点，取之不尽、用之不竭，在国内外广泛应用，表现形式多种多样，已成为当今世界新能源利用的主流发展趋势。本文针对偏远地区用电困难的现状，建立了一种新型户用光伏发电系统结构，主要研究了DC-DC变换器模块，采用单组件独立MPPT控制方式和蓄电池3+1段充电控制策略，解决了阴影遮蔽下光伏发电效率低和蓄电池使用寿命短的问题，使其更适用于偏远地区的供电。主要研究内容如下：介绍了光伏电池的工作原理，在光伏电池等效电路模型的基础上，对光伏组件进行了仿真建模，得到的输出特性曲线与实际曲线相吻合，阐述了影响最大功率点的因素和最大功率跟踪控制算法的实质，仿真比较了三种MPPT控制算法，结果表明占空比扰动法可以更快速的跟踪到最大功率点，提出了目前MPPT技术存在的问题，明确本课题的主要研究内容。分析了阴影对串联光伏组件、并联光伏组件和集中式光伏阵列输出特性的影响，并在阴影下对集中式光伏阵列的输出特性进行实验验证，结果表明，阴影会引起功率电压曲线出现多个极值点，输出功率下降，且串联组件个数越多造成的失配损耗越大，光伏阵列的结构与阴影情况都会引起输出特性发生变化，导致发电效率降低。介绍了光伏发电系统的四种结构，详细分析了每个结构的优缺点，根据户用型光伏发电系统的设计要求，建立了一种新型户用光伏发电系统结构，采用单组件独立MPPT控制方式，解决了光伏阵列受阴影影响输出功率下降的问题。设计了以STM32F100C8T6为控制核心的硬件电路，主要包括MOSFET驱动电路、采样调理电路、供电电源模块、蓄电池防反接电路，并对电路进行了调试，实验结果表明，所设计的电路工作稳定可靠，能够满足设计要求。根据电路要求，规划了软件的整体框架，以RealView MDK为软件开发平台，采用模块化设计思想，对定时器中断服务程序、A/D转换子程序、软件滤波子程序、最大功率跟踪控制算法子程序和蓄电池充电管理控制子程序进行了编写，在设计的硬件电路上进行了调试。调试结果表明，所编写的软件程序合理可行，且运行稳定，能够完成要求的功能。搭建了实验平台，对最大功率跟踪和蓄电池充电管理功能进行了实验验证，结果表明，所设计的硬件电路和编写的软件程序合理可行，可以达到设计的要求。

关键词：阴影遮蔽最大功率跟踪户用型光伏发电系统 STM32 蓄电池

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光伏建筑一体化的关键技术分析

城市建筑 2023年第10期20卷 176-179,184页

作者：高明马鞍山当涂发电有限公司

光伏建筑一体化是一种前景广阔的可再生能源发电技术,该技术在兼顾建筑外立面美观的同时,实现了建筑业碳减排。文章在介绍光伏建筑一体化基本概念、原理和分类的基础上,对其中的关键技术问题进行了分析,主要包括散热问题和阴影问题两个... 详细信息

光伏建筑一体化是一种前景广阔的可再生能源发电技术,该技术在兼顾建筑外立面美观的同时,实现了建筑业碳减排。文章在介绍光伏建筑一体化基本概念、原理和分类的基础上,对其中的关键技术问题进行了分析,主要包括散热问题和阴影问题两个方面,散热问题主要基于光伏光热建筑一体化技术解决,阴影问题主要通过改变光伏面板角度和光伏系统的结构、控制方式来减弱阴影影响。通过分析,可促进BIPV系统在技术层面的发电效率提升。

关键词：太阳能光伏建筑一体化光伏板冷却阴影遮蔽