《光伏發電系統PV陣列串-並聯功率最佳化技術的研究》是依託北方工業大學，由張衛平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光伏發電系統PV陣列串-並聯功率最佳化技術的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張衛平
- 依託單位：北方工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
成規模套用的光伏發電系統暴露出一個特殊問題：PV模組特性不一致及部分遮蔽導致模組串聯後產生的輸出電流取小效應及並聯後產生的峰值電壓箝位效應。本項目研究PV陣列串並聯最佳化技術，以提高其電能利用率和增強其發電系統駕馭複雜工況的能力，使我國在該領域的研究趕上世界先進水平並有所突破。主要研究內容有提出串聯均衡技術，含等面積（功率）均衡原理，均衡器的差值功率傳輸方法、拓撲結構及控制策略，試圖消除串聯支路的輸出電流取小效應，實現單峰值v-p特性和輸出功率最大化。為消除峰值電壓箝位效應，提出並聯跟蹤技術，含等面積（功率）尺度變換原理、串接VRM的拓撲結構等，其目的是使各並聯支路協調工作；提出雙電壓環控制策略，增強其發電系統對諸如部分遮蔽、三相電網不平衡和低壓穿越等複雜工況的適應能力。本項目試圖解決制約PV發電系統成規模套用中的問題，提供原創理論與技術，促進我國光伏產業發展，培養專門人才。
結題摘要
本項目的研究背景是部分遮蔽使PV陣列的平均損失約為25%，使陣列的V-P特性為多峰值曲線，降低了MPPT的效率，其動態功耗高達70~80%。因此，本項目提出了PV組串的串聯電壓均衡和並聯最佳化技術以及標準PV組串，解決了傳統功率最佳化技術存在的成本高、感測器多、連線複雜和難以工程化的問題。其主要成果為： （1）首次綜述了近年來已發表PV陣列最佳化技術，給出了分類圖。並用直流平均模型分析其工作原理，並指出其優缺點及其使用場合。 （2）串聯均衡技術：提出了無感測器—單開關—PV組串電壓均衡器。其主要貢獻如下：a.給出了電壓均衡器的通用工作原理與工作過程；b. 提出了電路等效變換原理，將新型單輸入-多輸出開關變換器變換為一個單輸入-單輸出系統，簡化了建模方法；c.給出了控制器的近似解析設計方法；d.提供了仿真和均衡實驗。其結果表明消除了局部MPP，電壓利用率由45.3%提高到理想值，功率利用率45.5%提高到95.2%。 （3）並聯最佳化技術：套用橋式Buck-boost MPP跟蹤器，提出了PV組串的並聯最佳化技術。其結構是為原有的PV組增加一個MPP跟蹤器形成組合型PV組串。其輸出特性為一個功率源，實現了自動均流和自動均衡。 （4）提出了標準PV組串。其結構是為每個PV模組並接一個電壓均衡器，形成組合PV模組，使其工作在其MP點；為由組合PV模組串聯而成的PV組串增加一個MPP跟蹤器形成標準PV組串。標準PV組串中包含電壓均衡器內環和MPPT外環，內環的回響速度至少大於外環十倍，否則會出現MPPT振盪。 （5）其它成果含新型MIC系統、PLL的統一模型、基於載波通信的PV陣列的監控器。 本項目發表SCI論文6篇，EI論文13篇，獲發明和實用專利各兩項。建成如下的實驗裝置：高效MIC系統、三種電壓均衡器、新MPP跟蹤器和基於載波通信的PV陣列的監控器。
