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第1章绪论1
1.1引言2
1.2光伏组件相关研究现状3
1.2.1光伏组件的仿真建模研究4
1.2.2光伏组件的MPPT算法研究5
1.3光伏阵列相关研究现状7
1.3.1光伏阵列的输出特性研究7
1.3.2光伏阵列的仿真建模研究8
1.3.3光伏阵列的优化配置研究9
1.3.4光伏阵列的MPPT算法研究11
1.4并网逆变器相关研究现状12
1.4.1并网逆变器的拓扑结构及分类12
1.4.2并网逆变器电流控制14
第2章光伏组件输出特性及其最大功率点跟踪17
2.1光伏组件输出特性分析18
2.1.1光伏组件的数学模型18
2.1.2光伏组件的仿真建模20
2.1.3光伏组件模型参数对输出特性的影响23
2.2光伏组件最大功率点跟踪控制29
2.2.1光伏组件最大功率点跟踪的意义29
2.2.2几种常用的最大功率点跟踪算法31
2.3基于最优梯度法的最大功率点跟踪36
2.3.1最优梯度法的基本原理36
2.3.2改进型最优梯度法MPPT38
2.3.3仿真验证40
第3章复杂光照环境下光伏阵列的输出特性43
3.1光伏阵列的分类及分析思路44
3.1.1光伏阵列的分类44
3.1.2分析思路45
3.2串联式光伏阵列输出特性推导45
3.2.1由两个组件构成的串联式光伏阵列46
3.2.2由N个组件构成的串联式光伏阵列51
3.3并联式光伏阵列输出特性推导55
3.3.1由两个组件构成的并联式光伏阵列56
3.3.2由N个组件构成的并联式光伏阵列60
3.4集中式光伏阵列输出特性推导65
3.4.13×3集中式光伏阵列66
3.4.2M×N集中式光伏阵列71
第4章光伏阵列仿真模型及优化配置74
4.1基于模块化编程的光伏阵列建模75
4.1.1光伏阵列建模的基本思路75
4.1.2光伏阵列建模的基本流程77
4.2光伏阵列输出特性仿真79
4.2.1串联式光伏阵列的仿真分析79
4.2.2并联式光伏阵列的仿真分析82
4.2.3集中式光伏阵列的仿真及实验85
4.3光伏阵列的优化配置91
4.3.1仿真分析91
4.3.2理论分析97
4.3.3优化配置原则99
第5章复杂光照环境下光伏阵列最大功率点跟踪101
5.1改进型Fibonacci搜索法在MPPT中的应用102
5.1.1Fibonacci搜索法的基本原理102
5.1.2改进型Fibonacci搜索法104
5.2改进型变步长扰动观测法在MPPT中的应用106
5.2.1扰动观测法的工作原理106
5.2.2改进型变步长扰动观测法107
5.3基于多重区间的最大功率点跟踪算法109
5.3.1控制流程109
5.3.2仿真验证111
第6章并网逆变器预测电流控制策略115
6.1预测电流控制算法对比分析116
6.1.1预测电流控制的基本原理116
6.1.2预测电流控制算法的构成117
6.1.3预测电流控制算法稳定性分析119
6.2改进型预测电流控制算法122
6.2.1改进型算法的构成122
6.2.2改进型算法的稳定性分析123
6.2.3仿真与实验126
6.3预测电流控制模型130
6.3.1预测电流控制模型的构建130
6.3.2预测电流控制模型的稳定性分析132
6.3.3仿真验证136
参考文献140
本书在总结光伏阵列及并网逆变器相关研究的基础上,重点针对复杂光照环境下光伏发电系统最大功率点跟踪及并网逆变器电流控制方面展开探讨。 对不同拓扑结构的光伏阵列输出特性进行了理论推导,采用模块化编程的方法构建了光伏阵列的仿真模型,阐述了光伏阵列优化配置的基本原则,提出了基于多重区间的最大功率点跟踪方法,并对并网逆变器的预测电流控制方法进行了详细的阐述。
本书适用于高等院校从事电力电子、光伏发电等研究方向的教师、研究生和高年级本科生,亦可为从事光伏发电工程应用的科技人员提供参考。
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天普新能源科技有限公司是天普集团推出的工程品牌,是专从事太阳能和新能源工程研发、设计、施工的公司,主营光热、热泵、光伏工程,解决建筑的采暖、制冷、洗浴热水。
光伏发电最大功率跟踪控制器的设计
近年来随着我国国民经济的迅速增长,与经济高速增长想伴随的是能源的高消耗和高污染,传统的能源消费结构现在已经不能满足我国经济发展和社会经济质量的提高,而且据调查显示目前我国能源的使用已经超过了环境的负载能力,我国的能源可持续使用能力远低于国际水平,这势必会影响到我国的经济平稳增长。基于我国同国外能源生产和消费模式的进行比对通过建设光伏产业来改善我国的能源产出和消费机制使其发挥能源合理的配置是一个迫在眉睫的现实问题。
光伏发电最大功率点跟踪方法及控制研究
针对太阳能光伏电池板并网发电转化效率较低的问题,提出了一种最大功率跟踪方法,并设计相应的最大功率跟踪控制器。该方法能够根据电网电压的幅值和频率变化,计算得到最大功率点修正量,并与扰动观察法得到的最大功率点叠加,完成最大功率点的跟踪控制。通过仿真实验表明:改进的方法能够有效避免误判,跟踪时间较短,在最大功率点附近的震荡减小。与一般扰动观察最大功率跟踪方法相比,该方法能够减弱电网不稳定因素对最大功率点的影响,获得更加准确的最大功率跟踪轨迹,满足电网稳定运行的最佳功率点。
原书前言
作者简介
第1章光伏发电建模1
1.1光伏电池和光伏场1
1.2光伏组件的电气特性2
1.3双二极管和单二极管模型5
1.4数据表及模型参数8
1.4.1并联电阻趋于无穷大模型的参数辨识9
1.4.2计及并联电阻模型的参数辨识10
1.4.3包含并联电阻模型的参数辨识:显式解11
1.4.4其他求解方法12
1.5举例:光伏组件等效电路参数计算14
1.6光伏场建模的朗博W函数18
1.6.1一致工况下的光伏电源建模18
1.6.2失配光伏电源建模19
1.7举例22
参考文献24
第2章MPPT26
2.1MPPT动态优化26
2.2开路电压法和短路电流法30
2.3软计算方法31
2.4扰动观察法31
2.4.1稳态条件和动态条件下的性能优化33
2.4.2快速变化的辐照度38
2.4.3扰动观察法(P&O)设计实例:光伏电池充电器40
2.5扰动观察法的改进算法47
2.5.1自适应步长法47
2.5.2抛物线逼近法48
2.6微扰动法53
2.6.1粒子群优化(PSO)算法53
2.6.2极值搜索和纹波关联技术54
2.6.3电导增量法56
2.7基于输出参数的光伏MPPT技术59
2.7.1TEODI方法59
2.8MPPT效率63
参考文献66
第3章MPPT效率:降低噪声源的方法69
3.1单相应用的低频干扰69
3.1.1适用于闭环开关变换器的扰动观察法73
3.1.2闭环升压变换器中的扰动观察法设计实例76
3.2电流的MPPT算法的不稳定性81
3.3光伏系统中的滑模控制83
3.3.1通过滑动模态抑制噪声:数值算例88
3.3.2基于滑模的MPPT电流控制90
3.3.3滑动模式MPPT控制器:数值算例94
3.4噪声环境下的MPPT性能分析98
3.4.1基于低通滤波器的降噪处理方法100
3.4.2基于阶跃扰动的误差补偿101
3.4.3扰动观察法中的ADC量化误差:数值算例103
参考文献105
第4章光伏阵列的分布式最大功率点跟踪108
4.1标准MPPT的局限性108
4.2新型分散式MPPT(DMPPT)技术109
4.2.1基于微型逆变器的DMPPT技术109
4.2.2基于DC/DC变换器的DMPPT技术111
4.3基于DMPPT技术的光伏阵列直流分析113
4.3.1合适的工作区间113
4.3.2合适的工作区间的实例114
4.3.3升压型SCPVM的I-V和P-V特性118
4.3.4升/降压型SCPVM的I-V和P-V特性127
4.4直流变换器输入电压的最佳范围145
4.5基于DMPPT技术的光伏阵列交流分析170
4.5.1单一SCPVM的交流模型172
4.5.2分散式光伏阵列的小信号模型177
4.5.3SCPVM组的稳定性180
参考文献203
第5章适用于MPPT的高效光伏变换器设计208
5.1简介208
5.2功率、能量与效率208
5.3DMPPT功率变换器在光伏电站中的应用213
5.4功率变换器的损耗221
5.5同步FET开关单元的损耗223
5.6导通损耗225
5.7开关损耗228
5.7.1开通232
5.7.2关断233
5.7.3热分析235
5.7.4示例239
参考文献254
本书介绍了光伏发电功率所需的控制电路、系统和技术。第1章简单介绍了一些光伏阵列建模方法,确保光伏阵列无论在匹配还是非匹配的情况下都能正常运作;第2、3章主要阐述了如何实现佳MPPT性能以及对影响算法结果的参数的设计;第4章从电力系统结构和控制算法方面讨论了如何在非匹配情况下实现发电量大化;第5章介绍了具备MPPT功能的DC/DC变换器的设计,特别强调了其能源效率。
自动跟踪光伏发电系统是一种配备了太阳能跟踪系统的光伏发电系统。
通常所说的光伏发电系统都是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜等设备组成,这些基本设备解决了光照发电、蓄能、用电、并网发电这一基本功能,但是在太阳光的充分利用方面没有达到最佳的光能利用率。太阳能跟踪系统有效解决了太阳能光能利用效果最佳化的问题,太阳能跟踪系统能够保持太阳能电池板随时正对太阳,使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板,能够提高太阳能光伏组件的发电量20%以上,可以显著降低光伏发电系统的投资成本,提高投资成本居高不下的太阳能光伏组件的利用率。
特别是新近河北某光伏发电设备公司成功推出价格低廉、能耗极低、稳定性高的专利型太阳能跟踪系统,使配备了太阳能跟踪系统的光伏发电系统的总成本并不会有太大的增加,更加有力的推动了自动跟踪光伏发电系统的大范围应用,相信不久的将来,自动跟踪光伏发电系统将成为太阳能发电系统的标准配置。
自动跟踪光伏发电系统广泛应用于:通讯基站发电,边防哨卡发电,偏远山区发电,屋顶、庭院发电,公共事业照明,企业厂矿单位用电,工业化并网发电,离网光伏发电等领域。2100433B