• ISSN 0258-2724
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应对移动阴影的车载光伏步进扫描快速功率追踪

韩国鹏 薛聪聪 王伟 陈维荣 郭爱 戴朝华 刘正杰

韩国鹏, 薛聪聪, 王伟, 陈维荣, 郭爱, 戴朝华, 刘正杰. 应对移动阴影的车载光伏步进扫描快速功率追踪[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(2): 354-362. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191183
引用本文: 韩国鹏, 薛聪聪, 王伟, 陈维荣, 郭爱, 戴朝华, 刘正杰. 应对移动阴影的车载光伏步进扫描快速功率追踪[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(2): 354-362. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191183
HAN Guopeng, XUE Congcong, WANG Wei, CHEN Weirong, GUO Ai, DAI Chaohua, LIU Zhengjie. Fast Power Tracking Step-Scanning Method of Vehicle-Mounted Photovoltaic System with Moving Shadows[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(2): 354-362. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191183
Citation: HAN Guopeng, XUE Congcong, WANG Wei, CHEN Weirong, GUO Ai, DAI Chaohua, LIU Zhengjie. Fast Power Tracking Step-Scanning Method of Vehicle-Mounted Photovoltaic System with Moving Shadows[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(2): 354-362. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191183

应对移动阴影的车载光伏步进扫描快速功率追踪

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191183
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFB1201003)
详细信息
    作者简介:

    韩国鹏(1988—),男,工程师,研究方向为能源互联网, E-mail:hanguopeng.ts@crrcgc.cc

    通讯作者:

    戴朝华(1973—),男,副教授,博士生导师,研究方向为能源互联网、轨道交通新能源,E-mail: daichaohua@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: V221.3

Fast Power Tracking Step-Scanning Method of Vehicle-Mounted Photovoltaic System with Moving Shadows

  • 摘要: 移动阴影给车载光伏最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)带来巨大挑战. 为提高移动阴影遮挡下的功率追踪速度,提出一种新的车载光伏全局最大功率跟踪(global maximum power point tracking,GMPPT)自适应步进扫描方法. 首先,分析温度及辐照强度对光伏单体输出特性的影响规律,基于温度及短路电流预测光伏单体开路电压;其次,基于串联光伏阵列的最大功率点电压与光伏单体输出特性的关系,以及局部阴影条件下多峰曲线峰值点电压和功率的变化特性,提出功率追踪步进扫描的自适应步长求取方法;最后,通过仿真及样车试验对所提算法进行可行性测试和评估. 结果表明:与常规扫描法相比,本算法的追踪速率最高可提升74%,且可避免严重遮挡时无法追踪全局最大功率点的问题.

     

  • 图 1  不同阴影条件下串联光伏阵列输出特性

    Figure 1.  Output curve of series photovoltaic array under varied irradiation intensity

    图 2  串联光伏阵列输出电压拟合曲线

    Figure 2.  Output voltage fitting curve of the series photovoltaic array

    图 3  无遮挡条件下不同算法的性能对比

    Figure 3.  Performance comparison of different algorithms without occlusion

    图 4  轻度遮挡下不同算法的性能对比

    Figure 4.  Performance comparison of different algorithms under slight occlusion

    图 5  重度遮挡下不同算法的性能对比

    Figure 5.  Performance comparison of different algorithms under severely occlusion

    图 6  光伏样车实物

    Figure 6.  Prototype of photovoltaic vehicle

    图 7  光伏样车电气连接图

    Figure 7.  Electrical connection diagram of photovoltaic vehicle

    图 8  试验验证结果

    Figure 8.  Results of experimental verification

    表  1  HN-214标称参数

    Table  1.   Nominal parameter of HN-214

    参数 峰值功
    Pm/W
    开路电
    Uoc/V
    短路电
    Isc/A
    最大功率点
    电压 Um/V
    最大功率点
    电流 Im/A
    取值 214 47.8 6.29 38.5 5.57
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    表  2  光伏组件标称参数

    Table  2.   Nominal parameters of photovoltaic modules

    参数 Pm/W Uoc/V Isc/A Um/V Im/A
    取值 233 51.7 6.29 41.8 5.57
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    表  3  两种控制器的控制效果对比

    Table  3.   Control effect comparison of two controllers

    控制器 参数 工况
    无遮挡 轻度遮挡 无遮挡 重度遮挡
    T = 0~4 s T = 4~8 s T = 8~12 s T = 12~16 s
    市场 MPPT Tt/s 2.15 1.49 1.62 0.09
    Pm/W 154.6 105.5 152.3 81.4
    Em/(W•h) 0.150 0.117 0.169 0.090
    Eo/(W•h) 0.097 0.093 0.159 0.028
    η/% 64.5 79.3 94.0 31.0
    SS-GMPPT Tt/s 0.53 0.71 0.55 0.75
    Pm/W 150.6 102.1 149.4 81.4
    Em/(W•h) 0.146 0.113 0.166 0.090
    Eo/(W•h) 0.138 0.108 0.157 0.083
    η/% 94.3 94.9 94.9 91.8
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-13
  • 修回日期:  2020-07-30
  • 网络出版日期:  2020-09-16
  • 刊出日期:  2021-04-15

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