局部遮阴条件下光伏阵列的功率-电压特性曲线出现多个峰值,传统最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)技术无法准确追踪到全局最大功率点。针对该问题提出一种基于改进算术优化算法(improved arithmetic optimization alg...局部遮阴条件下光伏阵列的功率-电压特性曲线出现多个峰值,传统最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)技术无法准确追踪到全局最大功率点。针对该问题提出一种基于改进算术优化算法(improved arithmetic optimization algorithm, IAOA)的MPPT控制方法。首先,采用Sobol序列生成均匀分布的初始种群,增加种群多样性。其次,为了平衡算术优化算法(arithmetic optimization algorithm, AOA)的全局搜索和局部开发能力,对AOA中数学优化器加速函数的权重进行重构。最后,在AOA的位置更新中引入Lévy飞行策略,并将准反向学习用于每次更新后的最佳解,增强了算法的收敛速度和跳出局部最优的能力。仿真和实验结果表明,将改进后的算法应用于MPPT控制中,能够在不同的局部遮阴及光照突变条件下准确、快速地跟踪到全局最大功率点,且功率振荡小。展开更多
为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,E...为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,EDO)的混合PV-TEG系统MPPT技术。EDO通过模拟指数分布的随机变化来搜索潜在的解空间,由于随机性,算法可有效避免在局部遮蔽条件(partial shading condition,PSC)下陷入局部最优,并在搜索空间中广泛探索以找到最优解。算例研究包括启动测试、太阳辐照度阶跃变化、随机变化、香港地区四季实际算例4个部分,并与其他5种算法进行对比分析,以较为全面地验证所提EDO技术在混合系统MPPT应用中的可行性和有效性。仿真结果表明,采用EDO的混合PV-TEG系统在不同运行条件下均能稳定、高效地实现最优越的MPPT性能,尤其是在春季低辐照度的条件下,EDO产生的能量分别超过蜻蜓算法(dragonfly algorithm,DA)、增量电导法(incremental conductance method,INC)、扰动观测法(perturbation observation method,P&O)能量输出的68.85%、66.13%和59.69%。展开更多
针对传统的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)方法在部分遮阴条件下陷入局部最优而失效,且常见的智能优化算法往往存在收敛精度差、收敛速度慢、系统稳定性不高等问题,提出1种基于旗鱼优化SFO(sailfish optimization)...针对传统的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)方法在部分遮阴条件下陷入局部最优而失效,且常见的智能优化算法往往存在收敛精度差、收敛速度慢、系统稳定性不高等问题,提出1种基于旗鱼优化SFO(sailfish optimization)算法与扰动观察P&O(perturbation and observation)法混合控制的光伏系统最大功率跟踪策略。SFO算法同时使用旗鱼(捕食者)和沙丁鱼(猎物)2个种群,可保证粒子在全局空间探索。所提混合算法先利用SFO算法快速跟踪到最大功率点附近,再利用小步长P&O法对最大功率点进行精细搜索,最后利用分段步长的方法同时兼顾MPPT搜索速度和搜索精度的要求。仿真结果表明,所提混合控制策略有效提升了控制系统的响应速度及跟踪精度,提升了系统的稳定性。展开更多
磁场能量收集是能源互联网中无线传感器供电的有效方法。磁场能量收集器(magnetic field energy harvester,MFEH)需要配合串联匹配电容、整流桥和DC-DC变换器以实现能量的最大功率提取与传输。然而,由MFEH与匹配电容和整流桥构成的高阶...磁场能量收集是能源互联网中无线传感器供电的有效方法。磁场能量收集器(magnetic field energy harvester,MFEH)需要配合串联匹配电容、整流桥和DC-DC变换器以实现能量的最大功率提取与传输。然而,由MFEH与匹配电容和整流桥构成的高阶非线性电路无法采用低阶简化模型对其输出特性展开分析。因匹配电容与等效电感谐振,整流桥的开路电压可能超过MFEH的交流开路电压峰值,不能简单地将MFEH的交流开路电压峰值视为整流桥的开路电压。为此,文中采用相量法和高斯-赛德尔迭代法建立高阶非线性整流桥的稳态最佳输出电压的精准模型;采用四阶-五阶龙格库塔自适应方法提取整流桥的暂态开路输出特性,实现非侵入式磁场能量收集的自供电的低功耗开路电压法最大功率跟踪方案。该研究可为磁场能量收集系统最大功率点的确定和开路电压法中参数的设定提供理论支撑。展开更多
光伏最大功率点跟踪是提高光伏发电效率的重要手段。在局部阴影条件下,光伏阵列的特性曲线呈现多峰形状,常规的传统算法容易陷入局部最优。如何在局部阴影条件下找到全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)至关重要。提出了...光伏最大功率点跟踪是提高光伏发电效率的重要手段。在局部阴影条件下,光伏阵列的特性曲线呈现多峰形状,常规的传统算法容易陷入局部最优。如何在局部阴影条件下找到全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)至关重要。提出了一种定位收缩法(locate and shrink algorithm,LSA),采用收缩边界的思想使得边界逐渐收缩到GMPP。LSA第一阶段提出了一种峰的定位方法,通过自适应采样结合I-V特性曲线能够定位主要峰的占空比范围。定位法能够与其他单峰算法结合,具有较强的扩展性。第二阶段提出了一种基于三点准则的收缩法,能够在单峰范围内通过收缩边界快速找到峰值点,并且具有很强的环境适应性。将LSA与多个算法进行仿真和硬件实验对比,结果表明LSA在跟踪速度、跟踪精度和稳态振荡方面有着明显优势。展开更多
实现光伏阵列最大功率点跟踪(Maximum power point tracking, MPPT)的传统算法已经较为成熟,但是在局部阴影出现后会发生寻优失效,难以实现全局最大功率跟踪(Global maximum power tracking, GMPPT)。为解决该问题,研究人员提出将粒子群...实现光伏阵列最大功率点跟踪(Maximum power point tracking, MPPT)的传统算法已经较为成熟,但是在局部阴影出现后会发生寻优失效,难以实现全局最大功率跟踪(Global maximum power tracking, GMPPT)。为解决该问题,研究人员提出将粒子群(Particle swarm optimization, PSO)等群搜索算法应用在MPPT控制过程中,虽然能够控制工作点稳定在全局最大功率点处,但由于该算法收敛能力依赖于核心参数,在应用过程中有一定概率会导致系统振荡。针对以上问题,在电导增量法(Incremental conductance, INC)的基础上提出跃变探索式电导增量法(Jump explore incremental conductance, JEINC),相较于传统电导增量法而言,具有较强的探索能力,能够在局部阴影下实现全局最大功率点跟踪控制,同时所提算法具有较好的收敛能力,在工作点位于最大功率点附近能够快速稳定。在三种光照环境下进行Matlab仿真,从稳定时间、暂态过程能量损耗率和振荡幅值三个方面验证了所提算法相较于电导增量法和粒子群算法的优越性。展开更多
单级式光伏并网逆变系统具有拓扑简单,成本较低的优点。但是这种系统中只存在一个能量变换环节,太阳能最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)、电网电压同步和输出电流正弦度等控制目标要求同时得到考虑,实现较为复杂。该...单级式光伏并网逆变系统具有拓扑简单,成本较低的优点。但是这种系统中只存在一个能量变换环节,太阳能最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)、电网电压同步和输出电流正弦度等控制目标要求同时得到考虑,实现较为复杂。该文提出了一种改进的MPPT算法,在实现上述功能的同时,显著提高了单级式光伏并网逆变系统在光照强度快速变化时的稳定性。该算法的改进主要在于稳态情况下,调整光伏阵列工作点时根据增减方向分别选取合适的步长值;动态情况下,采用前馈方法检测光照强度突变过程,从而迅速改变并网系统运行状态以避免母线电压崩溃现象。基于PSIM仿真平台,对比了定步长MPPT算法和新算法,在阐述算法改进的基础上给出了仿真结果。实验室还建立了300Wp的单级式光伏并网逆变系统,应用全数字化DSP控制技术和改进MPPT算法,实现了系统的并网和可靠运行。仿真和实验结果表明,应用改进MPPT算法的单级式光伏并网逆变系统能够准确跟踪太阳能电池最大功率点,并具有较好的稳定性。展开更多
局部阴影情况下,光伏阵列功率-电压(P-U)特性曲线呈现多个极值点,传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法会失效。研究了粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)在光伏阵列(photovoltaic array)多峰MPP...局部阴影情况下,光伏阵列功率-电压(P-U)特性曲线呈现多个极值点,传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法会失效。研究了粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)在光伏阵列(photovoltaic array)多峰MPPT中的应用,该方法根据多峰P-U曲线的特性,提出将粒子初始位置分散定位在可能的峰值点电压处这一新思路,保证了粒子群算法不会陷入局部极值点且不会错过任何极值点。设置了粒子群算法的参数,同时提出有效的迭代终止策略,能够避免系统趋于稳定时的功率振荡。最后通过仿真验证了该算法在有、无阴影情况下均能够快速且准确地跟踪最大功率点,有效地提高了光伏阵列输出效率。展开更多
文摘为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,EDO)的混合PV-TEG系统MPPT技术。EDO通过模拟指数分布的随机变化来搜索潜在的解空间,由于随机性,算法可有效避免在局部遮蔽条件(partial shading condition,PSC)下陷入局部最优,并在搜索空间中广泛探索以找到最优解。算例研究包括启动测试、太阳辐照度阶跃变化、随机变化、香港地区四季实际算例4个部分,并与其他5种算法进行对比分析,以较为全面地验证所提EDO技术在混合系统MPPT应用中的可行性和有效性。仿真结果表明,采用EDO的混合PV-TEG系统在不同运行条件下均能稳定、高效地实现最优越的MPPT性能,尤其是在春季低辐照度的条件下,EDO产生的能量分别超过蜻蜓算法(dragonfly algorithm,DA)、增量电导法(incremental conductance method,INC)、扰动观测法(perturbation observation method,P&O)能量输出的68.85%、66.13%和59.69%。
文摘针对传统的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)方法在部分遮阴条件下陷入局部最优而失效,且常见的智能优化算法往往存在收敛精度差、收敛速度慢、系统稳定性不高等问题,提出1种基于旗鱼优化SFO(sailfish optimization)算法与扰动观察P&O(perturbation and observation)法混合控制的光伏系统最大功率跟踪策略。SFO算法同时使用旗鱼(捕食者)和沙丁鱼(猎物)2个种群,可保证粒子在全局空间探索。所提混合算法先利用SFO算法快速跟踪到最大功率点附近,再利用小步长P&O法对最大功率点进行精细搜索,最后利用分段步长的方法同时兼顾MPPT搜索速度和搜索精度的要求。仿真结果表明,所提混合控制策略有效提升了控制系统的响应速度及跟踪精度,提升了系统的稳定性。
文摘磁场能量收集是能源互联网中无线传感器供电的有效方法。磁场能量收集器(magnetic field energy harvester,MFEH)需要配合串联匹配电容、整流桥和DC-DC变换器以实现能量的最大功率提取与传输。然而,由MFEH与匹配电容和整流桥构成的高阶非线性电路无法采用低阶简化模型对其输出特性展开分析。因匹配电容与等效电感谐振,整流桥的开路电压可能超过MFEH的交流开路电压峰值,不能简单地将MFEH的交流开路电压峰值视为整流桥的开路电压。为此,文中采用相量法和高斯-赛德尔迭代法建立高阶非线性整流桥的稳态最佳输出电压的精准模型;采用四阶-五阶龙格库塔自适应方法提取整流桥的暂态开路输出特性,实现非侵入式磁场能量收集的自供电的低功耗开路电压法最大功率跟踪方案。该研究可为磁场能量收集系统最大功率点的确定和开路电压法中参数的设定提供理论支撑。
文摘光伏最大功率点跟踪是提高光伏发电效率的重要手段。在局部阴影条件下,光伏阵列的特性曲线呈现多峰形状,常规的传统算法容易陷入局部最优。如何在局部阴影条件下找到全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)至关重要。提出了一种定位收缩法(locate and shrink algorithm,LSA),采用收缩边界的思想使得边界逐渐收缩到GMPP。LSA第一阶段提出了一种峰的定位方法,通过自适应采样结合I-V特性曲线能够定位主要峰的占空比范围。定位法能够与其他单峰算法结合,具有较强的扩展性。第二阶段提出了一种基于三点准则的收缩法,能够在单峰范围内通过收缩边界快速找到峰值点,并且具有很强的环境适应性。将LSA与多个算法进行仿真和硬件实验对比,结果表明LSA在跟踪速度、跟踪精度和稳态振荡方面有着明显优势。
文摘实现光伏阵列最大功率点跟踪(Maximum power point tracking, MPPT)的传统算法已经较为成熟,但是在局部阴影出现后会发生寻优失效,难以实现全局最大功率跟踪(Global maximum power tracking, GMPPT)。为解决该问题,研究人员提出将粒子群(Particle swarm optimization, PSO)等群搜索算法应用在MPPT控制过程中,虽然能够控制工作点稳定在全局最大功率点处,但由于该算法收敛能力依赖于核心参数,在应用过程中有一定概率会导致系统振荡。针对以上问题,在电导增量法(Incremental conductance, INC)的基础上提出跃变探索式电导增量法(Jump explore incremental conductance, JEINC),相较于传统电导增量法而言,具有较强的探索能力,能够在局部阴影下实现全局最大功率点跟踪控制,同时所提算法具有较好的收敛能力,在工作点位于最大功率点附近能够快速稳定。在三种光照环境下进行Matlab仿真,从稳定时间、暂态过程能量损耗率和振荡幅值三个方面验证了所提算法相较于电导增量法和粒子群算法的优越性。
文摘单级式光伏并网逆变系统具有拓扑简单,成本较低的优点。但是这种系统中只存在一个能量变换环节,太阳能最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)、电网电压同步和输出电流正弦度等控制目标要求同时得到考虑,实现较为复杂。该文提出了一种改进的MPPT算法,在实现上述功能的同时,显著提高了单级式光伏并网逆变系统在光照强度快速变化时的稳定性。该算法的改进主要在于稳态情况下,调整光伏阵列工作点时根据增减方向分别选取合适的步长值;动态情况下,采用前馈方法检测光照强度突变过程,从而迅速改变并网系统运行状态以避免母线电压崩溃现象。基于PSIM仿真平台,对比了定步长MPPT算法和新算法,在阐述算法改进的基础上给出了仿真结果。实验室还建立了300Wp的单级式光伏并网逆变系统,应用全数字化DSP控制技术和改进MPPT算法,实现了系统的并网和可靠运行。仿真和实验结果表明,应用改进MPPT算法的单级式光伏并网逆变系统能够准确跟踪太阳能电池最大功率点,并具有较好的稳定性。
文摘局部阴影情况下,光伏阵列功率-电压(P-U)特性曲线呈现多个极值点,传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法会失效。研究了粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)在光伏阵列(photovoltaic array)多峰MPPT中的应用,该方法根据多峰P-U曲线的特性,提出将粒子初始位置分散定位在可能的峰值点电压处这一新思路,保证了粒子群算法不会陷入局部极值点且不会错过任何极值点。设置了粒子群算法的参数,同时提出有效的迭代终止策略,能够避免系统趋于稳定时的功率振荡。最后通过仿真验证了该算法在有、无阴影情况下均能够快速且准确地跟踪最大功率点,有效地提高了光伏阵列输出效率。
