船用光伏发电系统最大功率跟踪及自动跟踪控制研究

太阳能是一种新型的可再生清洁能源,资源丰富,对环境无任何污染,被越来越多的用在船舶上。搭载光伏发电系统的船舶具有经济性好、噪音低、振动小、安全性好及无污染等优点,已经得到了初步应用。为研究光伏发电系统在船舶上的应用,针对如何提高光伏发电系统输出功率,提高光伏发电系统的发电效率展开研究,重点对最大功率跟踪控制及自动跟踪控制技术的实现进行研究与分析。     

粒子群算法在船用风力发电机转移潮流控制中的应用

风力发电机在发电过程中对转移潮流控制的准确度会直接影响发电电路分路负荷承载。与常规风力发电不同,船用风力发电分电路承载能力远低于常规风力发电标准。因此,为了使其适应船用环境,必须优化现有风力发电机转移潮流控制策略,基于上述思想,研究粒子群算法在船用风力发电机转移潮流控制中的应用。首先,建立风力发电机的发电系统模型,然后根据模型数据对转移潮流过程中分电路的切负荷进行分组计算,最后引入粒子群算法对分组后的分电路控制策略进行优化,实现分电路负荷的精准控制。通过实验数据的对比可知,该方法在船用场景下具有较好的适应性。     

船舶光伏并网逆变器的优化设计及逆变控制测量研究

光伏能源具有取用无尽和清洁无污染等特点,其应用前景非常广阔。目前,光伏发电已经开始应用于船舶上,成为船舶多能源系统的一个重要分支。光伏发电系统中一个必不可少的组成部分是光伏并网逆变器,其主要功能是使得光伏电池工作在最大功率点以及向电网单位功率因数馈电。本文通过分析研究并网逆变器以及双环控制方式,设计出一种船用光伏并网逆变器数字控制策略。     

基于几何平均数的风光互补发电系统MPPT控制策略研究

根据风光互补发电系统的输出特性,研究了一种基于几何平均数的最大功率跟踪控制策略。首先,利用风力和光伏发电系统MPPT分别计算出下一时刻的电压占空比,然后利用几何平均数求出两个占空比的平均值。其次,用所求平均值控制风光互补发电系统的输出电压,从而保证风光互补发电系统工作在最大功率点。最后,通过MATLAB/Simulink进行了仿真分析,其结果验证了控制策略的有效性。     

改进自适应惯性权重粒子群算法及其在核动力管道布置中的应用北大核心CSCD

[目的]旨在研究非线性自适应惯性权重粒子群优化算法,实现船用核动力一回路系统管道路径的布置优化设计。[方法]根据船用核动力一回路系统的管道布局设计特点,建立一回路系统的管道布局空间模型、约束条件和评价函数;基于管道节点数量,提出一种粒子群优化(PSO)算法的新型定长编码方法,然后结合该编码方法建立方向引导机制;在此基础上,针对粒子群优化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,结合辅助线性变化的学习因子,提出一种基于非线性自适应惯性权重的改进粒子群优化算法;将改进粒子群优化算法与协同进化算法相结合,提出一种用于求解分支管道布局问题的协同进化粒子群优化算法,以用于核动力一回路系统的管道布局优化。[结果]仿真结果显示,所提的改进算法与标准算法相比收敛速度提高了40%~50%,不仅能够得到更好的管道布局效果,还解决了标准粒子群优化算法容易陷入局部最优解的问题。[结论]研究成果可为船用核动力一回路系统管道布置的优化设计提供有益的参考。     

基于超级电容的船用光伏并网系统功率控制

针对光伏并网系统输出功率的间歇性和随机性会降低船舶电力系统运行稳定性的问题,采用超级电容作为储能,使船用光伏并网功率平缓输出。分析超级电容特性和光伏系统的构成,建立光伏电池阵列和基于扰动观察法的输出最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)控制模型,由超级电容和双向DC/DC变换器构成功率调节装置吸收或补偿功率突变,采用恒功率控制策略控制并网逆变器输出。通过调整辐照度进行仿真试验,并搭建试验平台验证,研究结果表明:在船用光伏并网系统中接入超级电容可平滑光伏输出功率,能有效抑制电网频率和相电压的波动,提高船用光伏并网电力系统的稳定性。     

一种船用碟式斯特林太阳能热发电装置的设计与实现

在现有船舶太阳能光伏发电技术的基础上,基于碟式太阳能热发电技术,设计一种船用碟式斯特林太阳能热发电装置,并利用STM32 F3作为控制器,基于高度角-方位角双轴混合跟踪技术设计该船用碟式斯特林太阳能热发电装置的太阳跟踪控制系统。     

低压配网中光伏发电系统的电能质量分析

当前光伏发电系统在低压配电网中的应用日益增多.由于光伏系统本身的非线性特性以及出力的随机性,其并网时出力的波动必然会影响电网的电能质量.本文通过建立一个低压配网中的光伏发电模型,研究其并网时所产生的主要电能质量问题.考虑当光伏发电系统采用基于最大功率跟踪（MPPT）的有功无功解耦（PQ）控制方式时,在外部光照强度发生波动的影响下,观察光伏发电系统并网输出功率、电压及电流的波动,分析对低压配网照成的电能质量问题.通过仿真发现,在外部光照发生剧烈变化时,输出波动较大,光伏系统会向电网注入大量谐波,对电网的电能质量产生较大影响.     

基于滑模优化与神经控制的船载风力发电系统最大功率跟踪方法北大核心CSCD

[目的]旨在解决船载风力发电系统中传统的最大功率跟踪算法的稳定性和快速性差问题。[方法]在系统分析船舶运动合成风场特性的基础上,提出基于单神经元比例积分(SNPI)的最优机械角速度跟踪控制策略,用以提升风机重启的跟踪快速性。同时,采用功率滑模极值搜索(PSMES)算法取代依赖风速精确测量的叶尖速比(TSR)方法,实现机械角速度的快速优化与发电系统频繁重启下的最大功率搜索。[结果]仿真结果表明,相比于传统算法,采用机械角速度PSMES优化和SNPI控制的最大功率跟踪策略可将快速性能提升50%以上,且稳定性能得到了改善。[结论]研究表明,所提最大功率跟踪算法具有明显的快速性和稳定性优势。     

船用太阳能电池可靠性分析

对于船用太阳能光伏系统,因其所处环境的特殊性,可靠性研究非常重要.在阐述船用太阳能电池核心组件太阳能电池板的可靠性研究重要性的基础上,分析船用太阳能电池可靠性研究的内涵和研究内容,给出船用太阳能电池可靠性分析的技术路线.     

风-光热-光伏打捆发电系统并网效益分析

风电和光伏出力具有间歇性和波动性,为了促进其消纳,可将风电场、光热电站和光伏电站组成联合发电系统,打捆输出。利用光热电站出力的可调度性,对联合出力进行调节。分析了风-光热-光伏打捆发电系统运行模式,以联合系统并网效益最大为目标,建立联合运行数学模型。在计算并网效益时,考虑了打捆发电系统的度电成本和电网峰谷电价差。最后通过仿真对所建立的数学模型进行验证,并采用粒子群算法对模型进行优化求解。     

基于恒压插值法的光伏发电系统最大功率跟踪

分析现在工程运用中最常见的两种算法(扰动观测法和定电压法)的优缺点,提出一种新的跟踪算法——恒压插值法,用Matlab进行算法模型的仿真分析,结果表明恒压插值法具有其可行性和实用性,该算法克服上述两种方法的缺点,实现有效的光伏系统最大功率跟踪。     

融入光伏发电技术的大型船舶电力系统可行性实验研究

将光伏发电引入船舶电力系统是提高船舶能效指数,节约石化类能源,减少船舶碳排放的潜在技术措施。为适应海船环境,对现有的并网型光伏发电系统做了改进工作。在逆变系统的软件和硬件方面做了优化设计和改造。针对融入了并网型光伏发电系统的大型船舶电力系统平台,开展并网,大负荷突变冲击,最大功率点跟踪方法比较,孤岛效应,储能装置效能检验等实验。结果表明:这种由柴油发电机组和光伏共同供电的大型船舶电力系统在稳定性和可靠性上符合中国船级社《钢质海船入级规范》的技术要求。为应用于实船提供了重要的参考依据。     

118 m引航船太阳能光伏发电系统的设计

为使船舶光伏发电系统发挥最大效率,根据太阳能光伏发电系统在118 m引航船的应用,结合太阳能光伏发电系统本身特有的结构模式,重点分析影响该系统的要素以及引航船设计时如何考虑规避这些影响,从而归纳出光伏发电系统在船舶设计时需注意的关键要点,为船舶电力系统设计与应用新能源提供了依据。     

光伏并网逆变器最大功率点跟踪MPPT设计

对于光伏并网逆变器,最大功率点跟踪MPPT设计是一项关键内容.本文从太阳能电池阵列理论模型出发,在分析其物理特性及数学模型基础上,提出几种MPPT方法.结合光伏并网逆变器理论分析及实际的光伏系统的试验运行,提出一种合理可行、指标优化的MPPT方法,即改进的CVT启动变步长扰动观测法,试验结果显示该最大功率点跟踪可使光伏阵列稳定工作在最大功率点附近,证明了设计的正确性.     

改进两相交错Boost电路在船用光伏系统中的应用

光伏发电技术在船舶上得到广泛应用。但是基于单一Boost电路的光伏系统存在电流纹波较大且输出功率稳定性差的问题,为解决这一问题,本文在详细分析了一种无源无损软开关的工作模态和两相交错并联技术的基础上,将其应用于光伏最大功率点跟踪系统。在Matlab/Simulink环境下,搭建了光伏系统的模型,分别对常规Boost电路以及改进型Boost电路进行仿真,通过仿真结果可以得出改进型Boost电路比传统单一Boost电路可以减小电路中的电流纹波以及提高光伏系统输出功率稳定性。     

太阳能电池板在不同类型船舶上的布置优化

太阳能在船舶上的应用主要以太阳能光伏发电系统为主,考虑到船舶这个特殊的载体和水运环境,研究船舶上的太阳能电池板布置非常有必要.针对不同类型船舶的特点,分析太阳能主动力型船舶、太阳能辅助电力型船舶上的太阳能电池板布置优化问题.     

多能源集成控制的船舶用微电网系统频率优化

为解决船舶用微电网系统在系统模型不确定性以及剧烈负荷扰动下电网频率的稳定性控制。针对含有风力发电系统、光伏发电系统、柴油机发电系统以及储能装置的多能源集成微电网系统进行分析,提出H∞混合灵敏度控制方法,设计输出反馈控制器并构造微电网系统模型,对其加权函数采用粒子群优化算法进行优化。仿真结果表明:提出的控制器和控制策略不仅能够有效地平抑频率波动,提高可再生能源利用率,还在模型不确定性以及扰动不确定性的情况下依然有效。     

基于粒子群算法的船舶发电系统电路优化

船舶发电系统电路受到传感电机电磁耦合的影响,容易产生串扰,导致输出功率因素不高,需要进行电路优化设计。提出基于粒子群算法的船舶发电系统电路优化方法,构建船舶发电系统电路优化的控制约束参量模型,采用粒子群进化方法进行电路优化参数的自适应寻优,以粒子种群的适应度方差最小为约束条件,得到电路控制参数的最优解。以此为指导进行船舶发电系统电路的优化设计,并进行电路测试和仿真分析,得出采用该方法进行船舶发电系统电路优化能提高关联约束参量的寻优能力,发电系统控制的稳定性较好,发电系统的输出功率增益得到提升。     

基于粒子群优化粒子滤波的声呐目标检测前跟踪

针对传统固定粒子数粒子滤波算法计算量大、复杂环境下声呐微弱目标检测与跟踪鲁棒性不强的问题，提出基于粒子群优化（PSO）算法的粒子滤波检测前跟踪方法（IPSO-PF-TBD）。该算法在滤波预测与步骤更新之间加入PSO算法，结合预测信息和更新完成的粒子分布状态进行优化，将粒子集合转移到后验概率密度较大的区域，并充分利用声呐回波信号中目标粒子的权重信息设置粒子自适应采样策略，通过检测前跟踪（TBD）技术的数据帧间能量累积和目标检测，提高目标检测前跟踪的性能。仿真试验结果表明，提出的检测前跟踪处理方法对低信噪比及快速机动等复杂环境下的目标进行跟踪时，在位置估计精度和误差值方面明显优于粒子滤波（PF）和PSO-PF算法，具有一定研究和应用价值。