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最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术在发展太阳能发电技术过程中一直以来是热点研究问题之一。光伏阵列处于光照局部遮挡情况下时,其功率-电压(P-U)曲线会出现多个峰值点。传统的MPPT算法只能有效工作在均匀光照条件下的单峰值情况,在光照部分遮挡情况下传统算法会失灵,无法准确找到最大功率点(Maximum Power Point,MPP)。因此,对光照部分遮挡下的光伏阵列MPPT方法进行研究,对光伏发电系统发电效率的提高意义重大。
(1)搭建了光伏电池的工程数学模型,通过实验研究了光伏电池在不同环境参数下输出特性的变化规律。重点对光照局部遮挡情况下光伏阵列的等效简化和建模进行了研究,并针对不同的遮挡情况进行实验设计,通过仿真分析光伏阵列输出特性的变化规律,为遮阴光伏阵列的改进MPPT算法的设计提供了理论基础。
(2)针对光伏发电系统分析了MPPT的基本原理,对比分析了均匀光照条件下三种常见的MPPT算法:恒定电压法、扰动观测法和电导增量法。重点针对变步长电导增量法存在步长设置不当引起的振荡和光照强度突变时的误判现象,提出了改进的变步长策略,有效避免了光照条件突变时的误判现象,提高了变步长电导增量法的跟踪速度和跟踪精度。
(3)针对标准粒子群算法在MPPT应用中存在的振荡和粒子易陷入局部最优值现象,对算法进行改进,提出了改进的自适应粒子群算法,避免粒子陷入局部最优值,针对遮阴情况突变时全局最大功率点移动现象,增加算法重启机制,并选取基本测试函数对改进的自适应粒子群算法进行测试。结果表明,自适应粒子群算法的收敛性和跟踪精度均优于传统的粒子群算法。
(4)设计了自适应粒子群算法实现MPPT功能的流程,在Matlab/Simulink仿真平台搭建了光伏发电MPPT控制系统各个模块的仿真模型,并将改进的粒子群算法应用于光伏发电MPPT仿真电路,进行了仿真实验,实验结果表明所提出的自适应粒子群算法在MPPT应用中有较高的跟踪精度和快速收敛性,在静态和动态的光照局部遮挡条件下,光伏发电系统的输出功率得到了明显提高。并搭建硬件实验平台,验证了提出的自适应粒子群算法的有效性。
(1)搭建了光伏电池的工程数学模型,通过实验研究了光伏电池在不同环境参数下输出特性的变化规律。重点对光照局部遮挡情况下光伏阵列的等效简化和建模进行了研究,并针对不同的遮挡情况进行实验设计,通过仿真分析光伏阵列输出特性的变化规律,为遮阴光伏阵列的改进MPPT算法的设计提供了理论基础。
(2)针对光伏发电系统分析了MPPT的基本原理,对比分析了均匀光照条件下三种常见的MPPT算法:恒定电压法、扰动观测法和电导增量法。重点针对变步长电导增量法存在步长设置不当引起的振荡和光照强度突变时的误判现象,提出了改进的变步长策略,有效避免了光照条件突变时的误判现象,提高了变步长电导增量法的跟踪速度和跟踪精度。
(3)针对标准粒子群算法在MPPT应用中存在的振荡和粒子易陷入局部最优值现象,对算法进行改进,提出了改进的自适应粒子群算法,避免粒子陷入局部最优值,针对遮阴情况突变时全局最大功率点移动现象,增加算法重启机制,并选取基本测试函数对改进的自适应粒子群算法进行测试。结果表明,自适应粒子群算法的收敛性和跟踪精度均优于传统的粒子群算法。
(4)设计了自适应粒子群算法实现MPPT功能的流程,在Matlab/Simulink仿真平台搭建了光伏发电MPPT控制系统各个模块的仿真模型,并将改进的粒子群算法应用于光伏发电MPPT仿真电路,进行了仿真实验,实验结果表明所提出的自适应粒子群算法在MPPT应用中有较高的跟踪精度和快速收敛性,在静态和动态的光照局部遮挡条件下,光伏发电系统的输出功率得到了明显提高。并搭建硬件实验平台,验证了提出的自适应粒子群算法的有效性。