光伏发电系统PV阵列串-并联功率优化技术的研究

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摘要:本项目的研究背景是部分遮蔽使PV阵列的平均损失约为25%,使阵列的V-P特性为多峰值曲线,降低了MPPT的效率,其动态功耗高达70~80%。因此,本项目提出了PV组串的串联电压均衡和并联优化技术以及标准PV组串,解决了传统功率优化技术存在的成本高、传感器多、连接复杂和难以工程化的问题。其主要成果为:(1)首次综述了近年来已发表PV阵列优化技术,给出了分类图。并用直流平均模型分析其工

本项目的研究背景是部分遮蔽使PV阵列的平均损失约为25%,使阵列的V-P特性为多峰值曲线,降低了MPPT的效率,其动态功耗高达70~80%。因此,本项目提出了PV组串的串联电压均衡和并联优化技术以及标准PV组串,解决了传统功率优化技术存在的成本高、传感器多、连接复杂和难以工程化的问题。其主要成果为: (1)首次综述了近年来已发表PV阵列优化技术,给出了分类图。并用直流平均模型分析其工作原理,并指出其优缺点及其使用场合。 (2)串联均衡技术:提出了无传感器—单开关—PV组串电压均衡器。其主要贡献如下:a.给出了电压均衡器的通用工作原理与工作过程;b. 提出了电路等效变换原理,将新型单输入-多输出开关变换器变换为一个单输入-单输出系统,简化了建模方法;c.给出了控制器的近似解析设计方法;d.提供了仿真和均衡实验。其结果表明消除了局部MPP,电压利用率由45.3%提高到理想值,功率利用率45.5%提高到95.2%。 (3)并联优化技术:应用桥式Buck-boost MPP跟踪器,提出了PV组串的并联优化技术。其结构是为原有的PV组增加一个MPP跟踪器形成组合型PV组串。其输出特性为一个功率源,实现了自动均流和自动均衡。 (4)提出了标准PV组串。其结构是为每个PV模块并接一个电压均衡器,形成组合PV模块,使其工作在其MP点;为由组合PV模块串联而成的PV组串增加一个MPP跟踪器形成标准PV组串。标准PV组串中包含电压均衡器内环和MPPT外环,内环的响应速度至少大于外环十倍,否则会出现MPPT振荡。 (5)其它成果含新型MIC系统、PLL的统一模型、基于载波通信的PV阵列的监控器。 本项目发表SCI论文6篇,EI论文13篇,获发明和实用专利各两项。建成如下的实验装置:高效MIC系统、三种电压均衡器、新MPP跟踪器和基于载波通信的PV阵列的监控器。 [1]
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