基于最优梯度法MPPT的单相光伏并网逆变器设计

单级式光伏并网逆变器的PR和MPPT集成控制策略闫彩霞;王生铁;张计科【摘要】单级式光伏并网逆变器具有结构简单,成本低、效率高的优点,尤其适合于大容量光伏并网发电系统.针对单级式光伏并网逆变器,提出了一种结合PR和MPPT控制的集成控制策略,它具有功率外环和电流内环的结构,可以同时实现最大功率无差跟踪控制和单位功率因数并网控制.建立了α-β坐标系下的逆变器系统数学模型,给出了结合根轨迹和频率特性的PR控制器参数设计方法,并进行了参数设计.建立了10 kW单级式光伏并网发电系统的仿真模型,仿真结果表明,在模拟标准光强、云朵飘过及全天光照的条件下,PR和MPPT集成控制策略能够快速跟踪光照的变化,实现MPPT的无差跟踪控制及单位功率因数并网控制,具有良好的动静态性能.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2014(044)005【总页数】6页(P7-12)【关键词】光伏发电;单级式并网逆变器;比例谐振控制;最大功率跟踪控制;集成控制策略【作者】闫彩霞;王生铁;张计科【作者单位】内蒙古工业大学电力学院,内蒙古呼和浩特010080;内蒙古工业大学电力学院,内蒙古呼和浩特010080;内蒙古工业大学电力学院,内蒙古呼和浩特010080【正文语种】中文【中图分类】TM615;TM464按光伏并网逆变器的结构划分，并网系统主要有单级式和两级式两种拓扑结构［1-2］。

对于大容量光伏并网逆变器，与两级式相比，单级式具有结构简单、成本低、效率高的优点［3-5］。

单级式光伏并网系统主电路拓扑结构如图1所示。

对于单级式光伏并网逆变器的控制，三相系统一般采用在两相旋转坐标系下基于PI控制器的电网电压定向矢量控制，MPPT环节采用电压寻优方式，外环将检测到的直流母线电压与MPPT输出电压值做差，送入PI控制器，输出电流指令；内环主要是控制并网电流，使其跟踪电压外环输出的指令电流。

这种控制是功率、电压、电流3环控制结构，两相旋转坐标系下的控制需要经过多次坐标变换，并且需要前馈解耦控制，结构较复杂［6-7］。

基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究随着可再生能源的迅速发展和更新技术的出现，光伏发电逐渐成为一个重要的发展方向。

墨尔本大学的研究人员在这个领域使用了HPSO算法，探索了逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）技术，以实现在各种条件下实现最优性能。

1、光伏并网逆变器的原理光伏发电系统中，逆变器是一个非常重要的组成部分，因为它们将直流电转换为交流电，并将其发送到电网中实现共享。

逆变器必须掌握光伏系统输出功率的虚实分量，并通过控制电流和电压来保证其最佳操作。

逆变器的MPPT功能就是帮助系统找到该点，使其在不同的光照条件下都能达到最大功率输出。

2、MPPT技术的分类在实现MPPT功能方面，有各种各样的算法，其中最常见的是Perturbation and Observation（P&O）算法。

这个算法简单易懂，但是存在收敛到错误点的问题，也有其他算法，例如Fuzzy Logic Control（FLC）和Hill Climbing Search（HCS）等。

这些算法中的每一个都有其优缺点，通过研究这些算法，我们可以选择最适合特定环境的算法。

3、HPSO算法随着领域的发展，新的算法不断被引入用于光伏系统的操作效率的提高，其中包括HPSO算法。

HPSO算法是一种基于粒子群优化的算法，其基本思想是通过所有粒子的协作优化来达到全局最优解。

HPSO算法随机初始化一组粒子，然后执行对每个粒子的权重的计算。

这个过程需要让每个粒子扫描解域，同时监测所有粒子的最优解，并将其使用在进一步的搜索中，以实现更深入的优化，最终达到全局最优解。

通过使用HPSO算法对光伏逆变器进行目标功率点跟踪（PPT）的研究，与其他算法相比HPSO算法展现出许多优势。

例如，HPSO算法能够有效地避免被他处峰值或秒级短周期波动打断的问题，这是可靠和可重复的PMPT技术非常重要的因素。

4、实验为了研究HPSO算法的应用，研究人员设计了一种具有MPPT功能的光伏并网逆变器。

ISSN 100020054CN 1122223 N清华大学学报(自然科学版J T singhua U niv (Sci &Tech ,2005年第45卷第7期2005,V o l .45,N o .73 388732876基于改进M PPT 算法的单级式光伏并网系统刘树,刘建政,赵争鸣,王健,吴理博,袁立强(清华大学电机工程与应用电子技术系,电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室,北京10084收稿日期:2004208217基金项目:国家科技攻关计划资助项目(200413A 409130321;清华大学基础研究基金资助项目(JC 2003022作者简介:刘树(19812,男(汉,天津,硕士研究生。

通讯联系人:刘建政,副教授,E 2m ail :liujianzheng @tsinghua .o rg .cn摘要:为了克服传统两级式光伏并网系统在设备体积、成本和控制复杂度上均存在的不足,提出了一种无直流稳压环节的新型单级式光伏并网系统电路拓扑和适用于此拓扑的电压变化速度受限的最大功率点控制算法(VV SL 2M PPT 。

使用仿真和实验的方法,对系统的性能进行了验证。

实验样机实现连续工作10h 的稳定运行,输出稳定在系统最大功率点,并于14:00:00左右达到全天峰值。

结果表明,在此算法控制下,系统可稳定追踪最大功率点,并对光照突变等恶劣情况,有较强的适应能力。

关键词:太阳能发电;并网系统;最大功率点跟踪控制;恒电压控制中图分类号:TM 615文献标识码:A文章编号:100020054(20050720873204One -level photovolta ic gr id -connectedsystem ba sed on an i m provedM PPT a lgor ithmL I U S hu ,L I U J ia nzhe ng ,ZHAO Zhe ngm ing ,W ANG J ia n ,WU L ibo ,Y UAN L iq ia ng(State Key Laboratory of Con trol and Si m ulation of Power System and Generation Equip men t ,D epart men t of Electr ical Eng i neer i ngand Applied Electron ic Technology ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Ch i na Abstract :Two 2level grid 2connected pho tovo ltaic system s,w hich contain a DC DCvo ltageregulatedsegm ent,have obvi ousdraw backs w ith respect to system vo lum e,co st and contro lcomp lexity .A one 2level topo logy fo r grid 2connected pho tovo ltaic system s that is less expensive and uses a contro l theo ry based on variable vo ltage speed li m ited m axi m um pow er po int track ing (VV SL 2M PPT ,w h ich adap ts to the system characteristics .T he system perfo r m ance w as evaluated by si m ulati ons and experi m ents .T he experi m ental system w as operated continuously fo r 10hours at the m axi m um pow er po int w ith the peak value at 14:00pm.T he results show that,w ith the VV SL 2M PPT algo rithm ,the one 2level pho tovo ltaic grid 2connected system can s moo th ly track the m axi m um pow er po int of the pho tovo ltaic array and has good adap tability to p roblem s like degradati on of the pho tovo ltaic lam inate .Key words :so larenergy;electricitygenerati on;so lar 2gridconnecti ons;m axi m um pow er po int tracking;constant vo ltage contro l太阳能作为一种新兴绿色能源,以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点,正得到迅速的推广应用[13]。

基于最优梯度MPPT控制的光伏水泵系统刘洋;苏建徽;罗皓泽;朱亦丹【期刊名称】《电力电子技术》【年(卷),期】2011(045)007【摘要】In order to improve the utilization of solar arrays,the optimal gradient based on maximum power point tracking(MPPT) of photovoltaic(PV) pump speed control system is analyzed.According to the characteristics of photovoltaic arrays and optimal gradient control method, current and MCU soft-ware control achieve the MPPT by detecting the PV array output voltage.The system software and hardware design are introduced also,the experimental waveforms of the system are given, and the results proved that this method allows stable operation of the system.%为提高对光伏阵列的利用率,分析了一种基于最优梯度最大功率点跟踪(MPPT)控制的光伏水泵调速系统.根据光伏阵列的特性及最优梯度控制的方法,通过检测光伏阵列的输出电压、电流及单片机软件控制来实现MPPT.介绍了系统软件和硬件的设计,最后用给出的实验波形证明该方法能使系统稳定运行.【总页数】2页(P20-21)【作者】刘洋;苏建徽;罗皓泽;朱亦丹【作者单位】合肥工业大学,教育部光伏系统工程研究中心,安徽合肥230009;合肥工业大学,教育部光伏系统工程研究中心,安徽合肥230009;合肥工业大学,教育部光伏系统工程研究中心,安徽合肥230009;合肥工业大学,教育部光伏系统工程研究中心,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TM615【相关文献】1.基于最优梯度法MPPT的三相光伏并网逆变器 [J], 官二勇;宋平岗;叶满园2.基于开路电压、短路电流的最优梯度法的光伏发电系统MPPT控制 [J], 苏虎成;陈忠;刘晋;陈霞飞3.基于最优梯度法MPPT的单相光伏并网逆变器设计 [J], 刘姝琳4.基于最优梯度法MPPT的单相光伏并网逆变器设计 [J], 刘姝琳5.基于模糊最优梯度法的光伏MPPT控制策略研究 [J], 陈菲;刘亚琳;张莹文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器
叶满园;官二勇;宋平岗
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2006(40)2
【摘要】介绍了单级光伏系统的拓朴结构和工作原理,着重阐述了用电导增量法实现最大功率跟踪(MPPT)的基本原理.根据光伏阵列的特性,设计了一套能实现最大功率跟踪的新型光伏并网逆变器.该逆变器采用单级结构,控制部分采用基于
DSP(TMS320LF2407)控制的最大功率跟踪和电流跟踪控制策略,实现了与网压同步的正弦电流输出及高功率因数运行.
【总页数】3页(P30-32)
【作者】叶满园;官二勇;宋平岗
【作者单位】华东交通大学,江苏,南昌,330013;华东交通大学,江苏,南昌,330013;华东交通大学,江苏,南昌,330013
【正文语种】中文
【中图分类】TM464;TM7
【相关文献】
1.一种改进的电导增量法的MPPT实现策略 [J], 杨旭红;何超杰;王毅舟;王创典
2.一种基于电导增量法的MPPT实现策略 [J], 汤济泽;王丛岭;房学法
3.单级式光伏并网逆变器的PR和MPPT集成控制策略 [J], 闫彩霞;王生铁;张计科
4.电导增量法实现MPPT单级光伏并网逆变器的仿真研究 [J], 叶满园
5.MPPT对单级式光伏并网逆变器稳定性影响分析 [J], 言大伟;高昱峰;沈志强
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基于MPPT的光伏并网逆变器的设计基于MPPT的光伏并网逆变器的设计光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在全球范围内得到了广泛应用和推广。

光伏并网逆变器作为将直流电转换为交流电、实现光伏发电与电网连接的关键设备，具有极为重要的作用。

为了提高光伏发电系统的效率和输出功率，许多研究人员致力于设计高效率的光伏并网逆变器。

本文将介绍基于最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）的光伏并网逆变器的设计原理和关键技术。

MPPT技术是一种能够确保光伏发电系统以最佳工作点运行的技术。

光伏电池的输出功率与其输入电压和电流之积有关，光照强度和温度等因素会导致光伏电池的最大功率点发生变化。

通过MPPT技术，可以动态调整光伏电池的工作点，使其工作在最大功率点处，提高光伏发电系统的输出功率，充分利用太阳能资源。

基于MPPT的光伏并网逆变器的设计需要考虑多个方面的因素。

首先，需要选择合适的MPPT算法。

目前常用的MPPT算法包括脉宽调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）控制、离散递推（Perturb and Observe，简称P&O）算法、增量电阻法等。

每种算法都有其特点和适用范围，设计者需要根据实际应用情况选择合适的算法。

其次，设计者需要选择合适的光伏电池模型。

光伏电池的电特性复杂，需要建立准确的模型来描述其电流与电压之间的关系。

常用的光伏电池模型有单二极管模型、二二极管模型、三二极管模型等。

根据光伏电池的类型和特性，选择合适的模型是设计者的重要任务。

另外，设计者还需要考虑光伏并网逆变器的拓扑结构和功率电子器件的选择。

光伏并网逆变器主要有中心式逆变器和微逆变器两种结构，选择合适的结构取决于系统的容量、布置和安装条件等因素。

功率电子器件的选择也会直接影响系统的性能，如开关频率、开关损耗等。

常见的功率电子器件有IGBT、MOSFET等，设计者需要根据性能要求和经济性来选择合适的器件。

光伏并网逆变器的程序设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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一种基于MPPT的高效率光伏直流并网变换器的设计吴昊;吴袭;任路路【摘要】随着光伏发电的深入研究与规模化应用,相应的光伏接入电网的变换器也得到了更广泛的关注与发展.文章对光伏电池的工作原理及输出模型进行研究与分析,并在MATALAB/Simulink环境下建立了光伏电池的仿真模型.随后对光伏电池常用最大功率点跟踪技术的各种方法进行比较分析,根据DC/DC变换电路的相关原理,选择变步长二分法作为最大功率点跟踪方法,研究设计了一款高效率高增益的光伏直流变换器.该变换器可直接将光伏发出的电能升压至直流母线的电压并网使用,大大降低了能量转换过程中的损耗以及光伏并网的成本,也提高了光伏转换效率.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】3页(P21-22,25)【关键词】光伏发电;最大功率点跟踪;高效率;高增益;DC/DC并网变换器【作者】吴昊;吴袭;任路路【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002【正文语种】中文目前直流微网以及智能电网正在快速发展与推广，而多数直流微网采用光伏发电作为微网输入源。

因此，在直流微网中光伏发电的接入所使用的变换器技术便成为了关键所在。

并网变换器作为光伏发电与微网系统的连接装置，在微电网以及智能电网的发展和使用中起着至关重要的作用，相关产业也得到了大力推广。

现代变换器的技术发展成熟，有大量相关理论基础的支持，如电力电子技术、现代控制技术、PWM技术以及半导体器件等。

目前传统连接方式是将光伏发电逆变为交流，然后通过变压器升压至额定电压，再转换回直流。

其过程复杂，元器件多，转换过程慢，成本高而且能量损耗较大。

本文研究一款适合于光伏直接接入直流微网的高效率高增益直流变换器，可将光伏发电大幅升压至直流母线并网。

本文从光伏电池原理以及MPPT最大功率点跟踪技术着手，紧接着对并网变换器的主电路拓扑结构、控制电路以及采样电路等进行了分析与阐述。

改进最优梯度法在光伏发电系统MPPT中的应用谭文龙;张正文;范斌;潘甲【摘要】在外部环境变化时,很难快速有效地对光伏发电系统最大功率点进行跟踪.传统最优梯度法在跟踪光伏发电系统最大功率点时响应速度慢且存在振荡问题,本文提出了一种结合模糊控制(Fuzzy logical control,FLC)和最优梯度法(Optimum gradient method,OGM)的光伏发电系统最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,MPPT)方法.当系统功率距离最大功率点较远时,利用最优梯度法进行跟踪,当达到最大功率点附近时,利用模糊控制算法进行跟踪.仿真结果表明,所提出的改进方法可以有效地进行最大功率点跟踪,解决了最优梯度法在最大功率点处振荡的问题,跟踪速度提升了64％,在外界环境快速变化时也可有效地进行最大功率跟踪.【期刊名称】《黑龙江大学自然科学学报》【年(卷),期】2016(033)005【总页数】6页(P695-700)【关键词】电子电路;光伏发电;最大功率点跟踪;最优梯度法;模糊控制算法【作者】谭文龙;张正文;范斌;潘甲【作者单位】湖北工业大学电气与电子工程学院,武汉430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,武汉430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,武汉430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TM615随着全球经济的飞速发展，能源问题已成为制约各国经济发展的重要因素之一。

太阳能作为一种优势明显的绿色可再生能源，已经得到广泛的关注和应用。

如何最大效率地利用太阳能成为目前的研究热点之一，而最大功率点跟踪(Maximum power point tracking，MPPT)技术是太阳能能否有效利用的一个重要环节[1-2]。

目前，最常用的MPPT算法主要可以分为两类：一类是传统算法，包括电导增量法、扰动观察法、恒电压跟踪法等；另一类是比较流行的智能算法，包括模糊逻辑控制以及神经网络等。

一种基于全局最优MPPT算法的研究李月芳;周皓【摘要】针对光伏阵列出现多个局部功率峰值时,传统的MPPT算法导致系统工作在某个局部最大功率点的问题,提出一种新的基于局部扫描法与P&O相结合的全局最优MPPT算法,该方法在系统启动后先采用固定大步长进行全局扫描来找到全局最大功率点,当系统运行在全局最大功率点附近时,然后采用变步长P&O算法变步长扫描来找到精确的最大功率点.基于Matlab/Simulink的仿真模型,对全局最优MPPT算法进行了仿真验证;并搭建一个功率为6 kw的实验平台验证当系统出现多个峰值时的效果.仿真和实验结果验证了所提出的全局最优MPPT算法在光伏阵列出现多峰值时具有很好的MPPT效果.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2015(045)012【总页数】4页(P31-34)【关键词】光伏阵列;全局优化;最大功率点跟踪;算法【作者】李月芳;周皓【作者单位】常州轻工职业技术学院电子电气工程系,江苏常州213164;北京交通大学电气工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TP27实现全局最大功率点跟踪是提高光伏并网发电系统效率的一种非常有效措施［1-2］。

同一系统的光伏陈列在相同辐照和温度下，其输出P—U曲线表现为单峰值特性，采用传统的电导增量法（IC）、扰动观测法（P&O）等算法都可实现光伏阵列的最大功率点跟踪［3］。

但在实际工程应用中，由于光伏阵列会遇到局部遮挡、老化以及积尘覆盖等原因会导致光伏阵列输出的特性不一致，此时光伏阵列的P—U曲线将表现为多峰值特性［4］，传统的单峰值算法将会使系统处于局部峰值点，导致光伏阵列不能持续工作在系统最大输出功率点，减少了系统向电网或负荷注入的电能，从而造成系统的总体发电效率下降［5］。

本文提出一种基于局部扫描法与P&O 相结合的全局最优MPPT 算法，该方法在系统启动后先采用固定大步长进行一次全局扫描来寻找全局最大功率点，当扫描结束后使系统运行于全局最大功率点附近，然后启动变步长P&O算法变步长扫描，找到精确的最大功率点。

一种基于优化算法的光伏系统MPPT方法
贺凡波;赵争鸣;袁立强
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2009(43)10
【摘要】最大功率点跟踪技术(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)在太阳能光伏发电系统中占有重要地位.针对现有MPPT方法动态性能和稳态性能难以兼顾的不足,提出了一种同时具有良好动态性能和稳态性能的MPPT方法.该方法的核心思想是,将MPPT过程看作求解函数最大值的最优化问题,用迭代的方法迅速找到并稳定工作在最大功率点.以牛顿法为例,在300 Wp三相光伏并网逆变系统上进行了算法实现.并根据实际情况对算法进行了设计,以达到更好的动态性能.仿真和实验结果验证了该方法的有效性.
【总页数】3页(P11-13)
【作者】贺凡波;赵争鸣;袁立强
【作者单位】清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京,100084;清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京,100084;清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.一种新的光伏系统MPPT方法 [J], 尹灼峰;蔡光卉;余江;高洪建;夏锴;张齐龙
2.一种应用于光伏系统的双模式MPPT控制方法研究 [J], 鲁兵;宋桂英;王云涛;邱晗;赵晓明
3.光伏系统的一种模糊变步长扰动观察MPPT方法研究 [J], 平爱红;李绍武
4.基于光伏系统负载变化的一种模糊 MPPT 方法 [J], 李绍武;马晓红;龙洋;徐超;田栋文
5.光伏发电系统的一种模糊MPPT控制方法 [J], 李绍武;张昌华;陈坤燚;艾青
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