光伏发电系统的发电效率与最大功率点的捕捉与跟踪技术密切相关。当辐照度、温度及其他外部环境变化时,光伏电池的开路电压、短路电流和最大功率点电压及电流也随之变化。为提高光伏发电效率,寻求光伏电池的最优工作状态,大多数的最大...光伏发电系统的发电效率与最大功率点的捕捉与跟踪技术密切相关。当辐照度、温度及其他外部环境变化时,光伏电池的开路电压、短路电流和最大功率点电压及电流也随之变化。为提高光伏发电效率,寻求光伏电池的最优工作状态,大多数的最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)主要作用于DC-DC变换器的输入端,该方式在MPPT时会受到变换器损耗的影响,降低最大功率点寻优精度。基于Boost电路,在DC-DC变换器的输出端搭建MPPT系统,通过调节输出电压参数来实现对效果变化的控制,且在MPPT系统引入了导纳微分法(Admittance differentiation method,ADM),实现对MPPT控制器的重构,实施中搭建不同的仿真模型,再借助仿真模型达到对ADM的修正与优化,综合论证该方法具有更优的指标和更好的效果。展开更多
本文设计并实现了一种基于ESP32-S3微控制器的光伏最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制器。该控制器采用DC-DC变换电路作为主要控制电路,通过采样电路采集光伏板的输出电压与电流,运用自适应变步长扰动观察法的MPPT...本文设计并实现了一种基于ESP32-S3微控制器的光伏最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制器。该控制器采用DC-DC变换电路作为主要控制电路,通过采样电路采集光伏板的输出电压与电流,运用自适应变步长扰动观察法的MPPT控制策略来实现最大功率点追踪。利用ESP32-S3内置的WiFi模块构建了无线局域网服务器,以实现对控制器的远程监控与人机交互,极大地提升了控制器的可操作性与便捷性。经由MATLAB/Simulink平台分别对固定步长与自适应变步长扰动观察法的控制逻辑进行仿真验证,结果表明,所采用的自适应变步长扰动观察法的MPPT控制策略能够显著增强系统在多变环境条件下的稳定性能及光电转换效率。展开更多
随着全球能源危机加剧和环境保护意识增强,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其开发利用受到了广泛关注。光伏发电系统作为太阳能利用的主要方式之一,其效率直接关系太阳能的利用率。最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT...随着全球能源危机加剧和环境保护意识增强,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其开发利用受到了广泛关注。光伏发电系统作为太阳能利用的主要方式之一,其效率直接关系太阳能的利用率。最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术是提高光伏发电系统效率的关键技术之一。聚焦太阳能光伏系统(Photovoltaic System,PV)中的MPPT控制策略,分析不同控制方法的优缺点,并提出改进策略,以提高光伏发电系统效率与稳定性。展开更多
由于光储直流微网输出功率在孤岛模式下受外部环境影响较大,为提高系统的最大功率跟踪特性,采用了正反激变换器的独立光伏发电拓扑结构。针对传统滑模控制在光伏最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)中存在的滑模抖振和响...由于光储直流微网输出功率在孤岛模式下受外部环境影响较大,为提高系统的最大功率跟踪特性,采用了正反激变换器的独立光伏发电拓扑结构。针对传统滑模控制在光伏最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)中存在的滑模抖振和响应速度慢等问题,提出一种基于改进型超螺旋趋近律的MPPT滑模控制实现方法。该方法利用Sigmoid函数的连续性并与快速终端滑模面相结合,优化了超螺旋趋近律,改善了抖振效果,提高了响应速度,并利用Matlab/Simulink仿真平台与其他控制策略进行对比验证。结果表明:当系统不存在外界扰动时,所提方法均能实现对最大功率点的快速跟踪,同时具有较小的抖振。当辐照度、温度发生变化时,系统具有更好的动态响应速度和抗扰能力。展开更多
光伏阵列在局部阴影条件下P-U曲线会出现多个峰值,传统的粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法无法快速精确地搜寻到最大功率点。针对这种情况,本文提出1种基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法最大功率点跟踪MPPT(ma...光伏阵列在局部阴影条件下P-U曲线会出现多个峰值,传统的粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法无法快速精确地搜寻到最大功率点。针对这种情况,本文提出1种基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)控制策略。首先引入混沌Sine映射构造1种非线性随机递增惯性权重,并在粒子群的“个体认知”部分引入高斯扰动,同时利用对数函数构造学习因子,形成基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群算法;通过对6种典型单峰、多峰函数的测试,证明该算法收敛速度更快,不易陷入局部最优;将算法应用于MPPT控制中,并进一步通过不同算法MPPT控制进行对比仿真研究。对比仿真结果表明:在均匀光照强度、局部静态遮荫和动态遮荫3种情况下,基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法MPPT控制策略均具有更快的收敛速度和更小的搜索振荡幅度,能准确地搜寻到最大功率点,具有更高的寻优精度,从而提高了MPPT系统的发电效率。展开更多
在分布式光伏电源逐步走向规模化与智能化的背景下,提升最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的响应效率与输出稳定性,已成为光伏并网控制中的关键技术问题。文章围绕扰动观察法在动态环境下的局限性,设计了一种基于动态...在分布式光伏电源逐步走向规模化与智能化的背景下,提升最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的响应效率与输出稳定性,已成为光伏并网控制中的关键技术问题。文章围绕扰动观察法在动态环境下的局限性,设计了一种基于动态功率斜率与斜率加速度判断的改进型MPPT算法,结合实时采样预处理机制与自适应步长控制策略,构建分布式光伏电源输出优化路径,并配套升压型直流-直流电路进行并网匹配。实验结果显示,该方法在跟踪速度、稳态波动控制及转换效率方面均优于传统策略。展开更多
Weather variations present a major challenge for photovoltaic(PV)systems in obtaining the optimal output during maximum power point tracking(MPPT),particularly under partial shadowing conditions(PSCs).Bypass diodes ar...Weather variations present a major challenge for photovoltaic(PV)systems in obtaining the optimal output during maximum power point tracking(MPPT),particularly under partial shadowing conditions(PSCs).Bypass diodes are typically installed across the series-connected PV modules to avoid the occurrence of the hotspots.Consequently,the power curve exhibits several local peaks(LPs)and one global peak(GP).The conventional MPPTs typically become stuck in one of these LPs,presenting a significant decrease in both the power output and overall efficiency of the PV system.A major constraint of several optimization techniques is their inability to differ-entiate between the irradiancefluctuations and load alterations.In this study,we analyze seven different methods for MPPT.These include:the team game algorithm(TGA),social ki driver algorithm(SSD),differential evolution(DE),grey wolf optimization(GWO),particle swarm optimization(PSO),cuckoo search(CS),and the perturb and observe(P&O)method.These algorithms were applied in practice,and their effectiveness was experimentally demonstrated under different amounts of solar irradiation while maintain-ing a constant temperature.The results indicate that the CS and TGA approaches can accurately track the MPPT across various posi-tions on the P-V curve.These methods achieve average efficiencies of 99.59%and 99.54%,respectively.Additionally,the TGA achieves superior performance with the shortest average tracking time of 0.92 s,outperforming the existing MPPT algorithms.展开更多
文摘光伏发电系统的发电效率与最大功率点的捕捉与跟踪技术密切相关。当辐照度、温度及其他外部环境变化时,光伏电池的开路电压、短路电流和最大功率点电压及电流也随之变化。为提高光伏发电效率,寻求光伏电池的最优工作状态,大多数的最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)主要作用于DC-DC变换器的输入端,该方式在MPPT时会受到变换器损耗的影响,降低最大功率点寻优精度。基于Boost电路,在DC-DC变换器的输出端搭建MPPT系统,通过调节输出电压参数来实现对效果变化的控制,且在MPPT系统引入了导纳微分法(Admittance differentiation method,ADM),实现对MPPT控制器的重构,实施中搭建不同的仿真模型,再借助仿真模型达到对ADM的修正与优化,综合论证该方法具有更优的指标和更好的效果。
文摘本文设计并实现了一种基于ESP32-S3微控制器的光伏最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制器。该控制器采用DC-DC变换电路作为主要控制电路,通过采样电路采集光伏板的输出电压与电流,运用自适应变步长扰动观察法的MPPT控制策略来实现最大功率点追踪。利用ESP32-S3内置的WiFi模块构建了无线局域网服务器,以实现对控制器的远程监控与人机交互,极大地提升了控制器的可操作性与便捷性。经由MATLAB/Simulink平台分别对固定步长与自适应变步长扰动观察法的控制逻辑进行仿真验证,结果表明,所采用的自适应变步长扰动观察法的MPPT控制策略能够显著增强系统在多变环境条件下的稳定性能及光电转换效率。
文摘随着全球能源危机加剧和环境保护意识增强,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其开发利用受到了广泛关注。光伏发电系统作为太阳能利用的主要方式之一,其效率直接关系太阳能的利用率。最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术是提高光伏发电系统效率的关键技术之一。聚焦太阳能光伏系统(Photovoltaic System,PV)中的MPPT控制策略,分析不同控制方法的优缺点,并提出改进策略,以提高光伏发电系统效率与稳定性。
文摘由于光储直流微网输出功率在孤岛模式下受外部环境影响较大,为提高系统的最大功率跟踪特性,采用了正反激变换器的独立光伏发电拓扑结构。针对传统滑模控制在光伏最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)中存在的滑模抖振和响应速度慢等问题,提出一种基于改进型超螺旋趋近律的MPPT滑模控制实现方法。该方法利用Sigmoid函数的连续性并与快速终端滑模面相结合,优化了超螺旋趋近律,改善了抖振效果,提高了响应速度,并利用Matlab/Simulink仿真平台与其他控制策略进行对比验证。结果表明:当系统不存在外界扰动时,所提方法均能实现对最大功率点的快速跟踪,同时具有较小的抖振。当辐照度、温度发生变化时,系统具有更好的动态响应速度和抗扰能力。
文摘光伏阵列在局部阴影条件下P-U曲线会出现多个峰值,传统的粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法无法快速精确地搜寻到最大功率点。针对这种情况,本文提出1种基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)控制策略。首先引入混沌Sine映射构造1种非线性随机递增惯性权重,并在粒子群的“个体认知”部分引入高斯扰动,同时利用对数函数构造学习因子,形成基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群算法;通过对6种典型单峰、多峰函数的测试,证明该算法收敛速度更快,不易陷入局部最优;将算法应用于MPPT控制中,并进一步通过不同算法MPPT控制进行对比仿真研究。对比仿真结果表明:在均匀光照强度、局部静态遮荫和动态遮荫3种情况下,基于混沌映射和高斯扰动的改进粒子群优化算法MPPT控制策略均具有更快的收敛速度和更小的搜索振荡幅度,能准确地搜寻到最大功率点,具有更高的寻优精度,从而提高了MPPT系统的发电效率。
文摘在分布式光伏电源逐步走向规模化与智能化的背景下,提升最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的响应效率与输出稳定性,已成为光伏并网控制中的关键技术问题。文章围绕扰动观察法在动态环境下的局限性,设计了一种基于动态功率斜率与斜率加速度判断的改进型MPPT算法,结合实时采样预处理机制与自适应步长控制策略,构建分布式光伏电源输出优化路径,并配套升压型直流-直流电路进行并网匹配。实验结果显示,该方法在跟踪速度、稳态波动控制及转换效率方面均优于传统策略。
基金supported by the Ministry of Higher Education(MOHE)of Malaysia through a research grant FRGS/1/2023/TK08/UNITEN/02/9.
文摘Weather variations present a major challenge for photovoltaic(PV)systems in obtaining the optimal output during maximum power point tracking(MPPT),particularly under partial shadowing conditions(PSCs).Bypass diodes are typically installed across the series-connected PV modules to avoid the occurrence of the hotspots.Consequently,the power curve exhibits several local peaks(LPs)and one global peak(GP).The conventional MPPTs typically become stuck in one of these LPs,presenting a significant decrease in both the power output and overall efficiency of the PV system.A major constraint of several optimization techniques is their inability to differ-entiate between the irradiancefluctuations and load alterations.In this study,we analyze seven different methods for MPPT.These include:the team game algorithm(TGA),social ki driver algorithm(SSD),differential evolution(DE),grey wolf optimization(GWO),particle swarm optimization(PSO),cuckoo search(CS),and the perturb and observe(P&O)method.These algorithms were applied in practice,and their effectiveness was experimentally demonstrated under different amounts of solar irradiation while maintain-ing a constant temperature.The results indicate that the CS and TGA approaches can accurately track the MPPT across various posi-tions on the P-V curve.These methods achieve average efficiencies of 99.59%and 99.54%,respectively.Additionally,the TGA achieves superior performance with the shortest average tracking time of 0.92 s,outperforming the existing MPPT algorithms.
