索引词 |
| 直流电(DC),最大功率点跟踪翻译(MPPT),光伏(PV)扰乱,观察(P&O)。 |
介绍 |
| 日益增长的需求,加上传统燃料供应减少的可能性,就是石油危机,随着日益关注环境保护,推动替代能源的研究和开发更清洁、可再生能源和生产小环境的影响。在替代能源,电能从光伏(PV)细胞是目前被视为一种自然能源更有用。因为它是免费的,丰富的,干净的和分布在地球和参与的主要因素地球上所有其他能源生产的过程。光伏电池的一个伟大的优点是减少二氧化碳的排放。光伏系统的主要缺点是,初始安装成本相当高,能量转换效率相对较低。因此,整个系统可以大大降低了使用成本高效功率调节器,如最大 |
| 灵能点跟踪器来提取和维护峰值功率的光伏模块即使发生不利条件。传统的最大功率点跟踪包括希尔攀登[2]。扰乱,观察(P&O)[4],增量电导[6]。模糊逻辑和神经网络方案的收敛速度非常快。详细比较不同的最大功率点跟踪技术是[1]中讨论。直流负载本文首选因为光伏的输出是直流,它不需要外部逆变器电路,因此直流系统可用于长输电和配电的道路。直流系统更适合能源存储、可再生和替代能源,因为几乎都是固有的。错误检测和清除在直流回路的情况下也容易。不参与频率或相位控制问题。直流的优点是[3]中讨论的论文。 |
光伏模型 |
| 答:基本的光伏电池 |
| 太阳能电池的基本结构是一个与少量的硼原子p型半导体衬底。磷原子然后添加到衬底使用高温扩散方法,以形成了pn结。空穴和电子pn结,将重新排列形成一个势垒为了防止电荷的运动。当pn结构是由阳光辐射,由光子会激发出电子的能量结构产生电子空穴对。这些电荷分离的pn结势垒。电子将朝着ntype半导体和孔将朝着p型半导体在同一时间。如果n型和p型半导体太阳能电池与外部电路连接在这个时刻,ntype半导体中的电子通过外部电路将搬到另一边结合洞ptype半导体。这表明外部电路产生的电流。由于太阳能电池的输出电压非常低(约0.5 - -0.7 v),太阳能电池将在串联和并联连接在实际的应用程序。连接后,太阳能电池必须加强支撑衬底和覆盖的钢化玻璃,以组成太阳能模块。 After this, solar modules can be connected in series and in parallel to create a solar array according to capacity demands. |
| 光伏电池的数学模型 |
| 通用的等效电路模型,包括当前的照片,一个二极管,一个平行的电阻表示泄漏电流,isshowninfig1 |
 图1所示。太阳能电池的等效电路 |
| 光伏面板造型完成了基于二极管,电流和电压方程。 |
| 电流输入光伏模块 |
输入: |
| 当前光伏IPV[一] |
| 日晒(W / m2) |
输出: |
| PV电压VPV [V] |
| 光伏输出功率Ppv [W] |
| 电压输入光伏模块 |
输入: |
| PV电压VPV [V] |
| 日晒(W / m2) |
输出: |
| 当前光伏IPV[一] |
| 光伏输出功率Ppv [W] |
| c .光伏电池电路模型和方程 |
| 电流方程 |
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图. .2Simulation of PV panel |
图3。电流-电压特性的光伏面板 |
图4太阳能光伏面板的特征 |
MPPT方法 |
| 扰动观察法(P&O) |
| P&O方法是一种广泛使用的翻译方法MPPT。面板电压V和面板的值当前我作为它的输入值和所需的工作电压Vref作为其输出值。这个过程是通过扰动系统通过增加或减少数组操作电压,观察其对阵列输出功率的影响。 |
图5翻译P&O MPPT算法的流程图 |
| 图显示了P&O算法的流程图图。V的值,我被困的面板。V和我测量来计算当前阵列输出功率P (k)。这个值为P (k)从去年获得测量值相比,P (k - 1)。如果输出功率增加了自上次测量输出电压的扰动将继续在同一方向在过去的周期。如果输出功率降低了自上次测量输出电压的扰动将扭转过去周期的相反方向。该算法操作电压V与翻译每个MPPT周期摄动。一旦达到MPP, V将在理想的工作电压Vmp振荡。 |
| 这引起功率损耗取决于单个微扰的一步宽度。的翻译,如果一步宽度很大,MPPT算法将在操作条件的突然变化迅速做出反应的稳定或缓慢变化的条件下增加损失。如果一步宽度很小的损失在稳定或缓慢变化的条件下将会减少,但该系统将只能够慢慢地应对快速温度变化或日晒。理想的一步宽度的值是系统的依赖和需要实验确定。 |
| P&O方法的另一个缺点是,以防突然增加日晒,P&O算法好像增加发生反应的结果数组的前摄动操作电压。下一个扰动,因此,将在相同的方向。这将导致一个操作点远离实际的边际产量。这一过程持续进行直到日晒增加减慢或结束。 |
| 快速变化的环境大气条件和经常变化的日晒水平这种偏离MPP可以导致重要的功率损耗。涉及到的技术主要是由于其低成本和简单。 |
平行的独立操作 |
| 并行独立操作面板的基于面板的照明。 |
图7。连接配置翻译的两个MPPT (a)独立的;(b)
平行的;
改变conditionsc (c)可能的配置 |
| 的可能的连接配置MPPTs图6所示。在独立的配置中,MPPTs可能运行在不同模式由于不同的太阳能照明。在并行配置,输入电压的MPPTs将非常接近。在线PV-string配置的确定是基于这一现象。然而,输入电压MPPTs可能关闭在独立模式由于其相似的太阳能照明。首先,检查MPPTs的输入电压。翻译如果输入电压的MPPT高于阈值电压即2 v,翻译这MPPT将标记为独立的,反之亦然。如果两个输入电压的MPPTs很近(在1 V),能够探测到连接配置并行模式。相反,连接配置标记为独立模式。并行操作面板的操作提高效率[5]。 In parallel operation current balancing is also done, if the difference of current is greater than threshold current duty cycle of that panel is increased else decreased. This is done so that the panel with greater illumination will generate more voltage and current. |
仿真结果 |
| 仿真是利用MATLAB软件完成的。输入电压和面板的日晒轻微不同的基于条件检查独立和并行完成。整个线路图如下所示 |
图7所示。独立和并行操作的模拟。
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图8所示。输出基于日晒条件(字符串检查)。 |
图9所示。输出P&O技术 |
图10所示。输出电压波形 |
图11所示。输出电流波形。 |
图12所示。输出功率波形。 |
| 图10、11和12的输出电压、电流和功率模块生成的模拟。在并行操作面板的发电,多提供给负载。并行操作的好处是,即使一个转换器失败的功率提供给负载板通过另一个转换器。这是不可能的在独立操作。在独立操作产生的电流和功率模块是更少。在线配置检查检查两个面板之间的电压差如果电压差小于阈值的两个面板是平行的条件下操作,如果电压差大于阈值电压值则在板系列。 |
并 |
| 并行和独立条件根据日晒条件实现本文字符串配置检查是在网上完成的。当前值增加在并行操作和减少在独立操作。最大功率跟踪使用扰乱和观察方法和仿真结果进行了验证。 |
引用 |
- t . Esram和p L。查普曼,“photovoltaicarraymaximumpower点追踪技术的比较,IEEE反式。EnergyConvers。,22卷,不。2,页439 - 449,2007年6月。
- a . k . Abdelsalam a . m .马苏德s艾哈迈德和p . n . Enjeti“高性能自适应扰乱翻译并观察MPPT forphotovoltaic-based微型电网的技术,”IEEE反式。电力电子。,26卷,不。4,第1021 - 1010页,2011年4月。
- Baran和n . r . Mahajan”industrialsystems DC分布:机遇与挑战”IEEE反式。印第安纳州,达成。,39,没有。6日,页。1596 - 1601年11月/ 12月。2003年。
- n . Femia g . Petrone g . Spagnuolo, m·维”优化ofperturb并观察最大功率点跟踪方法,”IEEETrans。电力电子。,20卷,不。4,第973 - 963页,2005年7月。
- L.-J。高,r . a . Dougal S.-Y。刘,r . a . Iotova“Parallelconnectednsolar光伏系统解决部分并迅速波动阴影条件下,“IEEE反式。印第安纳州。电子。,vol.n56, no. 5, pp. 1548–1556, May 2009.
- 答:Safari和s . Mekhilef“仿真和硬件实施翻译增量电导MPPT直接控制方法usingCuk转换器,“IEEE反式。印第安纳州。电子。,vol. 58, no. 4, pp. 1154–1161,2011.
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图1所示。太阳能电池的等效电路
