一种带多路选择PID控制的光伏发电优化研究
浅谈光伏组件的PID现象和解决方案
浅谈光伏组件的PID现象和解决方案摘要：PID最早是Sunpower在2005年发现的。
组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc、Voc降低，使组件性能低于设计标准。
在2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有PID的风险。
关键词：光伏组件；PID现象；解决方案1PID效应的危害和测试方法1.1PID效应的危害PID的作用使PN结中的电子器件受到越来越多的损坏，电池模块的输出功率损失很大，这使得电池模块的填充因子（FF）开路电压和短路容量降低。
在实际工作中，PID实用程序的生成不仅会降低太阳能电站的功率，还会继续降低发电容量。
最高可达50%或更高，降低了太阳能发电厂的盈利能力。
1.2PID测试标准电致发光成像技术（通常称为“El”）是一种操纵和测试太阳能电池控制面板潜在缺陷的方法。
检测应在暗室中进行。
直流电源的正极加载到晶体硅太阳能电池板的正极，并引入不平衡自由电子。
借助于从扩散区域引入的许多不平衡自由电子，电池板被连续复合照明，释放光量子。
面对电池板的CCD摄像机捕捉到该光量子，该光量子经室外电子计算机求解后以图像形式呈现。
图像的色度与少数载流子扩散的长度和电池的电流强度呈正相关。
当图像变暗时，意味着少数载流子扩散越来越短，表明电池模块中存在缺陷。
1.3PID现象的修复方法1.3.1集中式逆变器负极接地在使用500kW以上逆变器的中国地面电站中，采用集中式逆变器负极接地的方法来处理PID损耗。
太阳能组件根据直流电缆接收直流电流收集箱，然后根据直流电缆连接逆变器并将其转换为交流电流。
最后，保护降压变压器根据交流电缆投入运行，并在负极接地。
做好绝缘层，并在逆变器内部结构中进行直流对地故障测试。
当检测到公共接地故障时，将切断公共故障电流，发出公共故障警告数据信号，并切断和关闭具有公共接地故障的蓄电池部件。
光伏逆变器PID解决方案
光伏逆变器PID解决方案PID（Potential Induced Degradation）效应指的是光伏电池板在特定环境条件下出现的性能衰减现象。
其原因主要是光伏电池板与接地电势之间的电位差引发电流流失，从而导致电池板的输出电压降低，进而降低光伏逆变器的效率。
为了解决光伏逆变器PID效应，一种常见的解决方案是应用PID算法。
PID（Proportional-Integral-Derivative）算法是一种常见的控制算法，通过对误差进行比例、积分和微分处理，以实现系统的稳定控制。
在光伏逆变器中，通过应用PID算法对逆变器进行控制，可以有效减少PID效应对系统性能的影响。
具体而言，光伏逆变器PID解决方案包含以下几个关键步骤：1.检测PID效应：使用专业的测试设备对光伏电池板的输出电压进行检测，以确定是否存在PID效应。
2.确定PID参数：PID算法中的三个参数，即比例系数（P）、积分时间（I）和微分时间（D），需要根据具体情况进行调整。
可以通过实验和模拟方法确定PID参数的合适数值。
3.程序设计：根据确定的PID参数，设计对应的控制程序。
程序可以通过软件实现，也可以通过硬件电路实现。
4.实施PID控制：将设计好的PID控制程序应用于光伏逆变器中。
通过监测光伏电池板的输出电压和电流等指标，实时计算PID控制算法所需的误差，然后调整逆变器的输出，以实现对系统的控制和稳定。
5.监测和调整：在实际运行过程中，不断监测光伏逆变器的性能，如输出电压、电流、功率等指标。
根据实际情况，对PID参数进行调整，以提高控制效果。
除了PID算法，还有其他一些方法可以用来解决光伏逆变器PID效应，例如接地处理、调整逆变器工作电压和优化电池板布局等。
这些方法可以与PID算法相结合，以提高解决PID效应的效果。
总之，光伏逆变器PID解决方案通过应用PID算法和其他相关技术手段，可以有效减少PID效应对光伏逆变器性能的影响，提高系统的稳定性和效率。
基于数字PID控制的光伏MPPT研究
基于数字PID控制的光伏MPPT研究作者：吴茂来源：《中国教育技术装备》2012年第09期摘要介绍光伏电池的输出特性及最大功率点跟踪技术的基本原理，针对光伏电池的特点，提出一种采用数字PID控制实现光伏系统最大功率点跟踪（MPPT）控制的方法，它能快速响应外界环境的变化，使光伏系统始终工作在最大功率点。
仿真和实验结果证明，该系统具有鲁棒性和快速响应等优点。
关键词光伏电池；MPPT；PID控制中图分类号：TM914.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)09-0098-03Study of MPPT based on Fuzzy Parameters Self-Tuning Digital PID Control//Wu MaoAbstract Output characteristic of the solar cell and the principle of Maximum Power Point Tracker are introduced. Based on the feature of the solar cell energy, digital PID controller is proposed to realize its MPPT (Maximum Power Point Tracking). Photovoltaic energy generation system can track the maximum power of PV cell rapidly by using digital PID. Simulation and experimental results show that the system has the robustness and the advantages of rapid response.Key words photovoltaic cell; MPPT; PID controlAuthor’s address Foshan University, Foshan, Guangdong, China 528000近二三十年来，太阳能光伏（Photovoltaic，PV）发电技术得到持续发展，光伏发电已经成为利用太阳能主要方式之一。
关于光伏组件的PID现象的研究
浅谈光伏组件的PID现象摘要近年来，人们在大规模光伏电站上发现光伏组件存在电势诱导衰减（PID）效应。
本文从造成PID现象原因出发，在电池、组件及系统三个不同阶段阐述PID效应对晶体硅太阳电池组件功率衰减的影响，探讨减轻或消除晶体硅太阳电池组件PID效应的方法。
关键字：光伏；组件；系统； PID现象前言当前，环境污染、能源短缺和可持续发展的需要推动太阳能光伏发电从补充能源转变为替代能源，就世界而言，出于能源安全的考虑，各个国家相继通过立法来促进太阳能等可再生能源的持续发展。
人们在大规模光伏电站上发现光伏组件存在电位诱发衰减（PID）效应，随之关注也越来越多。
PID 已经成为国外买家投诉组件质量的重要因素之一，严重时导致电站输出功率衰减达30%以上，从而影响整个电站的功率输出。
1.1 PID定义PID (Potential Induced Degradation) Test为电位诱发衰减测试，也称之为System Voltage Durability Test。
2005年，美国Sunpower公司的R. Swanson 等人在上海召开的15届PVSEC会议上报道了PID效应，他们发现背极接触N型硅高效率太阳电池制备的光伏组件，在户外运行一段时间后，组件的功率有一定程度的下降，他们在组件上加一个反向高压，组件的功率会很快下降，当把电压极性反过来时，组件的功率又恢复了，他们把这一现象称为电势诱导衰减（PID效应）【1】2.1 造成PID的原因PID效应引起了人们的重视，研究人员发现在不同的安装地，这一现象引起的组件功率衰减程度也不相同。
各个研究机构和光伏厂家为此也进行了大量的实验，但由于这一现象与引起组件功率衰减的其他因素交织在一起，到目前为止，造成PID的真正原因并没有明确的定论，Simon Koch认为胶膜、电池表面对PID现象有一定的影响，并提出：Na+在电压下从玻璃向电池片移动，正离子移动的速度受胶膜、温度、湿度和电压的影响，在发射极Na离子富集，p-n结被中和，从而影响电池的光伏效应【2】。
光伏电站pid(电势诱导衰减)效应解决方法研究
光伏电站pid(电势诱导衰减)效应解决方法研究近年来，随着太阳能光伏发电技术的快速发展，光伏电站的建设和运营成为了热门话题。
然而，在实际运行中，人们逐渐发现光伏电站存在一个普遍的问题，那就是PID效应，即电势诱导衰减效应。
PID效应的出现会大大降低光伏组件的发电效率，影响光伏电站的长期运行。
对于PID效应的解决方法研究成为了当前光伏领域中的一个热点问题。
让我们来深入了解一下PID效应是什么？PID，即电势诱导衰减（Potential Induced Degradation），是指光伏组件在特定条件下在负载电压作用下，表现出功率下降。
主要原因是在逆变器和接地之间形成了一个电位差，导致了电场的形成，从而引发了PID效应。
在实际应用中，PID效应会导致光伏组件的发电效率下降，严重影响光伏电站的发电量和经济效益。
针对PID效应，目前已经有了一些解决方法和研究成果，下面我们将从多个角度来讨论解决PID效应的方法。
1. 结构优化：对于光伏组件的结构进行优化是解决PID效应的一种重要途径。
采用双玻璃封装的光伏组件能够有效降低PID效应的发生，因为双玻璃封装可以阻止湿气和盐雾等物质的渗透，从而减少PID效应的发生。
通过改变电池片的结构设计，增加玻璃、背板和灌封胶的附着力，也可以有效降低PID效应的发生。
2. 地面电位均衡系统：在光伏电站设计中，地面电位均衡系统的应用可以有效减少PID效应的发生。
地面电位均衡系统可以消除组件电势之间的差异，改善组件间的电场分布，从而减少PID效应的影响。
通过在设计阶段合理设置地面电位均衡系统，可以降低PID效应并提高光伏组件的发电效率。
3. 逆变器优化：逆变器在光伏电站中扮演着重要角色，逆变器的参数设置和优化可以对PID效应产生影响。
通过合理设置逆变器的电压、频率和功率因数等参数，可以减小地面与极间的电压差，从而减少PID效应的发生。
逆变器的绝缘设计和材料选择也可以对PID效应产生影响，应选择耐高温、抗紫外线等特性的材料，以减少PID效应的发生。
光伏组件PID效应的机理研究与防护措施
光伏组件PID效应的机理研究与防护措施作者：***来源：《神州·中旬刊》2017年第09期光伏组件在长期使用过程中其输出功率会逐渐下降，主要是由光照衰减和材料老化导致，已成为共识。
在2005年，美国Sunpower公司发现晶硅组件的电路与其接地金属边框之间的高电压会造成组件的性能明显衰减，后来在其他光伏组件也发生类似情况。
近几年一些世界知名研究机构和专业杂志相继报道了关于光伏组件在使用过程中组件对地的高电势导致漏电的现象，这会造成组件性能的衰退，称之为PID效应，即电势诱导衰减效应。
本文针对PID效应的机理及防护措施进行系统的研究分析。
1. PID效应的机理所谓电势诱导衰减就是高压情况下由于泄漏电流导致光伏组件功率损失，组件长期在高电压作用下，使得玻璃、封装之间产生漏电流，大量电荷积聚在电池片表面，使得太阳电池的钝化效果变差，少数载流子在硅片表面的复合严重，导致其开路电压、短路电流和填充因子都下降，输出功率明显下降，衰减最大可超过30%。
2005年，位于美国科罗拉多州的国家可再生能源实验室（NREL）就研究了HVS对太阳能组件长期稳定性的影响。
测量出在一定的相对湿度和高压下组件有四种主要的漏电电流途径（如图1），通过组件玻璃并沿着玻璃表面的漏电流I1，沿着玻璃和EVA界面的漏电流I2，穿过EVA的漏电流I3和透过背板的漏电流I4。
关于PID效应的作用机理提出了很多的衰减模型，有人认为半导体活性层中的电荷或带电离子迁移聚集到表面，影响半导体活性层表面的势垒，严重情况下，钠离子在玻璃表面聚集，导致分层现象；同时也有人认为半导体活性层中离子迁移会造成PN结的衰减，导致漏电；另外也有人发现如果水汽渗入到封装层中，会造成电化学腐蚀，大量金属离子发生迁移。
PID效应最早是在Sunpower的高效N型背接触电池中发现，即对地产生正电势的N型电池的输出功率会持续衰退，而很快在实验室中也发现对P型光伏组件施加对地负电压同样会造成组件功率输出衰减，这说明电势对太阳电池的基体材料的影响导致太阳电池效率衰退。
光伏组件PID现象的研究和预防
光伏组件PID现象的研究和预防作者：孙凤霞赵华利来源：《电子技术与软件工程》2015年第15期摘要本文简单介绍了PID是潜在的电势诱导的衰减情况，PID的试验方法，通过对PID试验数据分析对比，引导行业有效改善工艺，提升专业工艺质量水平，便于有效预防PID情况的发生，同时利用现有方法和数据为今后试验研究指明方向。
【关键词】PID 电池片组件封装材料测试1 PID是英文potential Induced Degradation的简写，电势诱导衰减1.1 PID现象通常有以下几种衰减模式（1）太阳能电池内p-n结分流：如果通过电池片的电压为负压，边框正偏压，则阳极离子流入电池片，造成p-n结衰减；如果通过电池片的电压为正压，边框为负压，则阳极离子流出电池片，积聚在p-n结附近。
（2）金属电极腐蚀和大量金属离子迁移现象；EL和I-V曲线中发现Si栅格界面腐蚀和栅线腐蚀会导致串联电阻升高。
在焊带附近发现腐蚀和离子向边框处迁移的现象。
（3）钠离子迁移到玻璃/TCO界面，导致TCO分层和电化学腐蚀。
1.2 光伏组件PID的测试方法，各个实验室有不同之处，常用的一种太阳能电池组件PID 的测试方法，其特征包括以下步骤（1）测试并记录被测太阳能电池组件的初始数据。
（2）将被测太阳能电池组件安装在高低温实验环境箱内且二者之间做绝缘处理。
（3）将被测太阳能电池组件正负极短接后与高压加载设备的负极连接，太阳能电池组件的边框与高压加载设备的正极连接。
（4）启动高低温实验环境箱，并调试其输出电压值为600～1000V，同时开启电流监控仪进行漏电监控；双85状态下，实验持续48或96小时。
（5）持续设定时间，关闭高压加载设备及高低温实验环境箱，待被测太阳能电池组件的温度下降至室温后将其取出。
（6）测试并记录被测太阳能电池组件的最终数据；实验结束在4小时之内测EL和功率。
（7）对比被测太阳能电池组件的初始数据与最终数据，并对比试验前后EL图，评价功率衰减。
PID调节在光伏发电中的应用提高太阳能利用率
PID调节在光伏发电中的应用提高太阳能利用率光伏发电是一种利用太阳光的能源转化技术，能将太阳能转化为电能。
然而，在实际应用中，光伏发电系统会受到光照强度变化、温度变化以及阴影遮挡等因素的影响，导致系统效率下降。
为了提高太阳能的利用率，PID调节技术应运而生。
一、PID控制原理PID控制是一种经典的反馈控制方法，通过对系统的测量值、设定值以及误差进行综合处理，输出一个控制量来调节系统状态。
PID控制器由比例（P）、积分（I）以及微分（D）三个部分组成。
比例部分根据误差大小进行控制，积分部分根据误差的积累进行控制，微分部分根据误差的变化率进行控制。
PID控制器可以通过不断调整这三个参数来达到最佳控制效果。
二、PID调节在光伏发电中的应用1. 光照强度调节光照强度是光伏发电系统的关键因素之一，光照强度的变化会导致发电效率的波动。
PID调节可以根据光照强度的变化，自动调整光伏发电系统的工作状态，保持发电效率的稳定性。
当光照强度减弱时，PID 控制器可以自动增加发电系统的工作电压，提高输出功率。
反之，当光照强度增强时，PID控制器可以降低发电系统的工作电压，实现最佳的功率匹配。
2. 温度补偿温度是光伏发电系统的另一重要因素，温度的变化会导致光伏组件的特性参数发生变化，从而影响系统的发电效率。
PID调节可以根据温度变化对光伏发电系统进行自动补偿。
当温度升高时，光伏组件的电压会降低，此时PID控制器可以自动增加工作电流，以保持系统输出功率的稳定性。
反之，当温度下降时，PID控制器会相应减少工作电流，实现最佳的电流匹配。
3. 阴影遮挡补偿在光伏发电系统中，阴影遮挡是影响发电效率的重要因素之一。
当部分光伏组件受到阴影遮挡时，其输出功率会急剧下降。
PID调节可以通过监测光伏组件的输出功率，自动调整整个系统的工作状态，实现对阴影遮挡的补偿。
当发现有组件受到阴影遮挡时，PID控制器会自动降低该组件的工作电流，以避免整个系统功率损失过大。
基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论
基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论摘要：PID效应又称电势诱导衰减，是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料，电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成组件性能衰减的现象。
相关研究和数据表明，PID效应与组件构成、封装材料、所处环境温度、湿度和电压有着紧密的联系。
本文主要对光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施进行讨论。
关键词：镀膜工艺封装材料接地系统 PID 光伏前言：随着光伏行业的不断发展，光伏电站的应用越来越广泛。
其中，组件的PID效应作为影响电站发电量的重要因素之一，受到了业界的广泛关注。
研究表明，由于高效电池技术的应用，硅片扩散深度、硅片扩散后方块电阻较之前都有明显提升。
加之晶体硅光伏组件的电路与其接地金属边框之间存在较高的电势差，从而造成了光伏组件高达70％的输出功率衰减。
一、光伏电站中光伏组件PID现象的形成机理电池是PID现象发生的根本所在，而其现象则通过组件表现出来。
发生PID问题跟组件使用环境有很重要的关系，其活跃程度与温度、湿度有关，同时组件表面的导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体污染程度也与组件功率衰减相关联。
在实际发电现场，PID现象已经被观察到，并有大量的实际案例发生，已经给当前电站的稳定可靠运行带来较大的损失或风险。
到目前为止，业内比较认可的PID衰减机理是：组件电极与边框之间由于存在较高的偏置电压，导致其在合适的条件下，玻璃表面会形成一层导电的正离子膜，该导电的离子膜即形成了模拟电场，在该电场的作用下，玻璃表面的钠离子会通过EVA迁移至电池表面或到达电池发射极的位置，PN结因此被破坏，串联电阻增大，并联电阻减小，组件ＥＬ照射时电池变黑变暗。
此外，德国弗朗霍夫及TUV等研究机构还提出了形成PID的原因是由于玻璃表面钠离子迁移至电池内部，钠离子在电场的作用下迁移至扩散结的位置，由于钠离子的存在使得电池内部载流子与之形成一个内建电场，从而限制了载流子的输出，最终引起组件功率衰减。
光伏发电系统MPPT的优化研究的开题报告
光伏发电系统MPPT的优化研究的开题报告一、研究背景随着能源需求的不断增加，针对可再生能源的研究也逐渐受到关注。
光伏发电作为一种清洁、可靠、可再生的新型能源发电方式，已逐渐得到广泛应用。
目前，光伏发电系统的MPPT（最大功率点跟踪）技术成为当前光伏系统中重要的一个研究方向。
二、研究意义及研究目的光伏发电系统中MPPT技术的优化研究意义重大。
从经济角度来看，优化光伏发电系统中MPPT技术可以提高系统的发电效率，降低系统的运行成本，增加系统的经济收益。
从环境角度来看，优化光伏发电系统中MPPT技术可以减少系统的能耗，减少对环境的污染。
因此，进行光伏发电系统中MPPT技术的优化研究具有重要的现实意义。
本文的研究目的是通过对光伏发电系统中MPPT技术的优化研究，提高系统的发电效率，降低系统的运行成本，增加系统的经济收益，减少系统的能耗，减少对环境的污染。
三、研究内容本文的研究内容主要包括以下几个方面：1.光伏发电系统中MPPT技术的原理和基本实现方式。
2.光伏发电系统中MPPT技术的优化方法。
3.光伏发电系统中MPPT技术的数学模型构建及仿真实验。
4.对实验数据进行分析，对光伏发电系统中MPPT技术进行优化研究。
四、研究方法本文的研究方法主要包括以下几个方面：1.文献综述法：对光伏发电系统中MPPT技术的原理、应用、发展现状及优化方法等相关文献进行综述，对光伏发电系统中MPPT技术进行理论分析和研究。
2.数学建模法：对光伏发电系统中MPPT技术进行数学模型构建，利用Matlab等软件进行仿真实验，对实验数据进行分析和研究。
3.实验研究法：建立实验室实验平台，进行实际光伏发电系统的测试和分析，通过实验数据进行研究和分析。
五、预期研究结果本文的预期研究结果包括以下几个方面：1.理论模型构建：对光伏发电系统中MPPT技术进行数学模型构建，建立完整的理论模型。
2.优化方法探究：通过对光伏发电系统中MPPT技术的优化方法研究，提出一种新的优化方法。
光伏发电系统的MPPT算法优化研究
光伏发电系统的MPPT算法优化研究摘要：随着环境污染问题日益严重，光伏发电作为一种新兴的清洁能源逐渐受到人们的重视。
为了提高光伏发电系统的能量转换效率，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）算法被广泛应用于光伏发电系统中。
然而，传统的MPPT算法存在效率低、稳定性差的问题。
因此，如何优化光伏发电系统的MPPT算法成为了当前研究的热点。
本文通过对现有MPPT算法的分析和比较，总结了常见的MPPT算法类型，包括传统的Perturb and Observe（P&O）算法、Incremental Conductance（INC）算法、Hill Climbing（HC）算法等，并从效率、稳定性和成本等方面进行了评估。
在此基础上，针对传统算法的不足之处，提出了几种优化光伏发电系统MPPT算法的方法。
首先，基于人工智能的优化算法被引入到MPPT算法中。
例如，遗传算法、粒子群算法等可以通过模拟自然界中的进化和群体行为来寻找全局最优解，有效解决了传统算法易陷入局部最优的问题。
其次，采用改进的传统算法也能够提高光伏发电系统的MPPT性能。
例如，在P&O算法中，对于传统的扰动观察策略，可以结合小步长和大步长跟踪策略，从而加快算法收敛速度和提高稳定性。
在INC算法中，引入虚拟电流控制策略，可以降低系统误差并提高效率。
此外，结合模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）算法也是一种有效的优化方法。
MPC通过建立光伏发电系统的动态模型，通过预测未来的电池电压和光照强度，动态调整系统工作状态，避免系统陷入不稳定的极端工况，提高MPPT算法的性能。
最后，本文还讨论了光伏发电系统的MPPT算法的硬件优化问题。
现有的MPPT算法大多基于模拟控制电路，随着数字信号处理器和现场可编程门阵列（FPGA）等硬件的发展，将MPPT算法实现在数字控制器上可以提高算法的计算精度和实时性。
光伏发电系统中的优化控制算法研究
光伏发电系统中的优化控制算法研究光伏发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的装置，具有环保、可再生的特点。
然而，在实际应用中，光伏发电系统面临着诸多挑战，如光照变化、天气变化等因素的影响，以及功率调节、电压稳定等问题。
为了提高光伏发电系统的效率和稳定性，研究人员提出了许多优化控制算法来解决这些问题。
一、最大功率点追踪算法光伏发电系统的最大功率点是指光照条件下能够产生最大功率的工作点。
最大功率点追踪算法旨在通过调节系统中的控制参数，使得系统工作于最大功率点附近。
常见的最大功率点追踪算法包括P&O算法、改进的P&O算法、模型预测控制算法等。
P&O算法（Perturb and Observe）是一种简单而高效的算法。
它通过对光伏发电系统的输入电压或输入电流进行微小的扰动，然后根据扰动前后功率的变化来判断当前工作点的位置。
然而，P&O算法存在震荡问题和误差问题。
为了克服这些问题，改进的P&O算法引入了新的追踪规则，如变扰动步长等，以提高算法的稳定性和精度。
模型预测控制算法是一种基于系统数学模型的优化算法。
通过建立光伏发电系统的数学模型，预测未来一段时间内的输入功率，并根据预测结果调整系统的控制参数，从而使系统工作于最大功率点附近。
模型预测控制算法具有较高的精度和稳定性，但对系统的数学模型要求较高。
二、功率调节算法光伏发电系统在功率调节过程中面临着电压和电流的波动，以及输出功率的不稳定性问题。
优化控制算法可以帮助光伏发电系统实现精确的功率调节，提高系统的稳定性和可靠性。
常见的功率调节算法包括PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。
PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，通过调节比例、积分和微分参数来保持系统稳定。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过建立模糊规则来实现系统的精确控制。
神经网络控制算法是一种基于人工神经网络的控制算法，通过学习和训练网络来实现系统的自适应控制。
优化能效利用PID调试提升太阳能系统的效率
优化能效利用PID调试提升太阳能系统的效率一、引言太阳能系统是目前广泛应用于家庭、工业和商业领域的一种清洁、可再生能源解决方案。
然而，对于太阳能系统的效率问题，一直是人们关注和研究的重点。
优化能效利用PID调试是提升太阳能系统效率的一种重要方法，本文将探讨如何利用PID调试来实现太阳能系统的优化能效。
二、PID调试的基本原理PID调试是一种基于回馈控制理论的自动控制方法，其核心思想是根据系统的实际输出与期望输出之间的误差，通过调节系统的控制参数来实现稳定控制。
PID调试具有比例（P）、积分（I）和微分（D）三个调节参数，通过对这三个参数的合理设置，可以实现对太阳能系统的优化能效控制。
三、优化能效的关键参数在太阳能系统中，有几个关键参数对于能效的优化非常重要，包括太阳能电池板的角度、电池板的工作温度和最大功率点追踪（MPPT）的效率。
PID调试通过对这些参数的优化控制，可以提升太阳能系统的效率。
1. 太阳能电池板角度的优化太阳能电池板角度的调整可以改变太阳能的入射角度，从而提高光的吸收效率。
利用PID调试，可以通过反馈控制的方式实时调整电池板的角度，使其始终保持与太阳的垂直方向，从而最大限度地吸收阳光。
这样可以显著提高太阳能系统的能效利用。
2. 太阳能电池板温度的控制电池板工作温度对于太阳能系统的效率有着直接的影响。
过高的温度会导致电池板的效率降低，影响能效的利用。
PID调试可以通过控制冷却装置的启停和调节风扇的转速等手段，实时监测和控制电池板的工作温度，保持在最佳工作温度范围内，提升太阳能系统的效率。
3. 最大功率点追踪效率的提高最大功率点追踪是太阳能系统中的重要环节，通过追踪光伏电池输出功率曲线上的最大功率点，可以实现太阳能系统的最大能量利用。
PID调试可以通过不断调整MPPT控制器的参数，使其能够准确捕捉到最大功率点，提高太阳能系统的能效利用。
四、PID调试在太阳能系统中的实际应用PID调试在太阳能系统中有着广泛的应用价值。
一种光伏发电系统和光伏发电系统的PID检测方法[发明专利]
![一种光伏发电系统和光伏发电系统的PID检测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c5f4bf6ce418964bcf84b9d528ea81c758f52e69.png)
专利名称：一种光伏发电系统和光伏发电系统的PID检测方法专利类型：发明专利
发明人：李达,郑海兴,吴潮辉,张剑锐,翁军华,姜鹤,肖文,汪建强,舒震寰
申请号：CN202111144850.5
申请日：20210928
公开号：CN114123293A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种光伏发电系统和光伏发电系统的PID检测方法，用于在保证光伏发电系统的效率的同时，降低光伏发电系统的PID诊断和修复成本。
该光伏发电系统包括：控制装置、多个光伏逆变器、与每个光伏逆变器一一对应的PID电路和采集装置；每个光伏逆变器的输入端用于与至少一个光伏组串连接；采集装置用于采集每个光伏组串的运行信息，并将运行信息输出给控制装置；运行信息用于确定每个光伏组串的PID故障状态；控制装置用于根据接收的运行信息，确定发生PID故障的目标光伏组串，向目标PID电路发送使能信号，目标PID电路对应的光伏逆变器与目标光伏组串连接。
申请人：南方电网综合能源股份有限公司,华为数字能源技术有限公司
地址：510700 广东省广州市开发区香山路2号、科翔路11号
国籍：CN
代理机构：广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：刘瑶云
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1500V光伏系统PID效应解决方案探讨
改进光伏组件主要是从电池镀膜材料、工艺
收稿日期：2017-10-13 通信作者：谢磊 (1981—)，男，博士、工程师，主要从事光伏发电技术方面的研究。xielei@
25 SOLAR ENERGY 05/2018
负极对地反向偏压恢复方案是在光伏组件不 工作时，通过在光伏组件的负极 PVx(x=1,2,…,j) 与地之间加上正向电压，修复受损的光伏组件。 图 2 为负极对地反向偏压恢复方案的原理图 [4]。
电网
+ 高频开关电源
-
D1
F1
D2
F2
Dj
Fj
SF
+ PV1-
-
+ PV2-
-Hale Waihona Puke + PVj--
电池 1 电压 采样
技术产品与工程
GND
L
推挽 1000 V
一种适合 1500 V 光伏系统的 PID 效应解决方案。
1 光伏组件 PID 效应 光伏组件 PID 效应是由于组件长期在高压
作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大 量的电荷聚集在电池表面，使电池表面钝化效果 恶化，最终导致组件性能衰减的现象 [1]。相关研 究和数据表明，PID 效应对光伏组件的输出功率 有很大影响，PID 效应不明显时，组件的功率衰 减可达 15%～20%，严重时甚至可超过 50%，导 致光伏电站的发电量大幅下降，严重影响了光伏 电站的发电收益。因此，必须对光伏组件的 PID 效应进行研究，并提出有效的解决方案。
目前较为通用的做法是在逆变器侧加装防 PID 效应的装置，通过改变组件中电池片负极对 地的电位，从而抑制离子迁移以达到防 PID 效应 的目的；或通过 PID 效应修复装置，在光伏发电 系统不运行时，通过对光伏组件的正、负输出端 加以反向偏压，或者在负极和地之间加以反向偏 压，以达到修复受损电池片的目的。
PID调节在太阳能发电系统中的应用最大化光伏电池效能
PID调节在太阳能发电系统中的应用最大化光伏电池效能PID调节在太阳能发电系统中的应用：最大化光伏电池效能太阳能发电系统已成为可再生能源领域的重要组成部分，而光伏电池是其中核心的组件之一。
为了发挥光伏电池的最大功效并提高系统效能，PID（比例-积分-微分）调节技术被广泛应用。
本文将探讨PID 调节在太阳能发电系统中的应用，以实现光伏电池效能的最大化。
1. 引言太阳能发电作为清洁能源的代表，其发电过程中光伏电池的效率至关重要。
然而，光伏电池在实际运行中面临着多种影响因素，如温度变化、阴影遮挡、尘埃覆盖等。
这些因素都会使得光伏电池的输出功率下降，因此需要一种有效的控制方法来补偿这些影响并提高系统电能的收集效率。
2. PID调节的基本原理PID调节是一种经典的控制方法，在工业控制中得到了广泛应用。
它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，通过调整这三个部分的参数来实现稳定控制。
其中，比例部分用于校正光伏电池输出功率与期望功率的偏差，积分部分用于补偿长期累积的误差，而微分部分则用于预测并抑制系统的瞬时响应。
3. PID调节在太阳能发电系统中的应用在太阳能发电系统中，PID调节技术可以通过对光伏电池的电压、电流或功率进行实时监测和控制，来增强系统的稳定性和效率。
3.1 光伏电池输出功率控制PID调节可以通过比例控制来补偿光伏电池输出功率与期望功率之间的偏差。
当偏差增大时，PID调节可以及时调整光伏电池的工作状态，以确保输出功率接近期望值。
同时，通过积分控制，PID调节还可以消除长时间内的累积误差，提高系统的动态响应速度。
3.2 温度补偿光伏电池的效能会受到温度的影响，温度升高会导致电池功率下降。
PID调节可以通过实时监测光伏电池温度，并根据温度变化对其输出进行相应调整，以达到温度补偿的效果。
通过控制光伏电池的工作温度，PID调节可以减小温度对光伏电池输出的影响，提高系统效能。
3.3 阴影管理太阳能发电系统在实际运行中常常会受到阴影的影响，例如建筑物、树木等。
提高能源利用效率PID调节在太阳能发电系统中的创新应用
提高能源利用效率PID调节在太阳能发电系统中的创新应用随着全球经济的快速发展和人口数量的增加，对能源的需求也与日俱增。
然而，传统的能源资源日益枯竭，全球温室气体排放也引发了严重的环境问题。
因此，提高能源利用效率成为当前亟待解决的问题之一。
在这个背景下，PID调节作为一种传统而有效的控制方法，正在太阳能发电系统中找到创新的应用。
一、太阳能发电系统的概述太阳能发电系统是一种利用太阳能光热或光电效应转化为电能的系统。
它由光电转换器、电 源控制器、电池储能装置和事件记录器等组成。
光电转换器是核心部件，其作用是将太阳能转化为电能。
然而，太阳能的特点是时时刻刻都在变化，因此需要一种有效的控制方法来保证系统运行的效率和稳定性。
二、PID调节在太阳能发电系统中的基本原理PID是比例、积分和微分的缩写，是一种常见的自动控制调节方法。
在太阳能发电系统中的应用，PID通过测量太阳能转换器的输出功率和目标功率之间的差异，来调节电源控制器的输出电压和电流，实现系统的最优运行。
具体来说，PID调节有以下三个部分：1. 比例（P）：根据系统输出功率与目标功率之间的差异，以一定的比例关系调节电源控制器的输出。
其作用是根据差异调整系统的动态响应速度，确保系统能够快速适应外部环境的变化，提高能源利用效率。
2. 积分（I）：积分部分通过累计系统输出功率与目标功率之间的差异，来消除系统的静态误差。
它的作用是确保在长期运行中系统输出功率与目标功率保持一致，提高系统的稳定性和准确性。
3. 微分（D）：微分部分通过测量系统输出功率变化的速度，来预测系统的未来变化趋势。
它的作用是确保系统的动态响应平稳，避免过度调节或振荡，提高系统的性能。
三、PID调节在太阳能发电系统中的创新应用1. 基于模糊PID调节传统的PID调节方法需要事先确定好比例、积分和微分的参数，但在太阳能发电系统中，由于太阳能辐射和天气等因素的影响，这些参数往往会发生变化。
因此，基于模糊PID调节方法成为了一种创新的应用。
PID简析—改善大型光伏系统性能
随着公共事业规模的高压光伏系统的应用，PID(电位诱发衰减)在过去十年左右的时间内成为了极受关注的问题。
Fraunhofer旗下可持续能源系统中心的Rubina Singh、Cordula Schmid 和Jacqueline Ashmore对PID的机制、降解所造成的影响，以及造成这种状况的因素进行了概述。
他们在本文中还讨论了PID的检测、缓解、预测性测试的方式方法。
PID是一种存在于高压光伏系统中由于较高的接地电位而产生的衰减机制，并且与系统的规模和极性相关。
近年来的1000-1500V系统的流行趋势增加了高电位PID对光伏组件的影响。
尽管由高压应力而导致的衰减早在1978年即由JPL发现[1]，后因为Swanson在SunPower的组件中发现了极性导致的衰减，从而使得PID的概念在2005年得以明确[2]。
但是，这一问题并未在IEC 61215和IEC 61646等质量标准中进行规范，因此，一项新的测试模型，IEC 62804 TS，正被逐步建立。
受PID影响的太阳能电池会损失80%或更多的功率[3]。
某座受PID影响的电站中光伏组串上出现了超过40%的输出功率缩减[4]。
这种功率损失的程度反过来影响到了光伏系统的运行和融资；因此，为确保运行期间的令人满意的稳定性与组件性能，在问题的初期就对其进行分析、提出解决方法是极为重要的。
PID机制组件内存在的高电势导致了PID的出现，从而使得电池及其他零部件间出现漏电流，最终导致功率下降。
如彼得·哈克(Peter Hacke)博士在2015 NREL光伏可靠性研讨会(PV Reliability Workshop)上所述，漏电流并非评估组件质量时的测试对象，而是用来检测组件是否受PID影响的一个参数。
很多机制可导致PID的出现，但并非所有原因都已被充分研究理解。
场效应模型是研究人员在解释可导致PID的分流现象成因时最为常用的模型[5, 6]。
光伏组件PID问题对光伏发电量的影响
光伏组件PID问题对光伏发电量的影响发布时间：2022-01-18T09:04:27.380Z 来源：《新型城镇化》2021年24期作者：李波[导读] 发生PID现象的光伏组件降低了吸收光能的效率，导致组件阵列功率输出降低。
呼和浩特市兴泰能源有限公司摘要：以平原大棚电站为项目背景，电站在投入使用后陆续出现组件PID现象。
统计发现，组件存在PID现象共计59条支路。
经过测量实际电压电流发现问题，修复组件，使输出电流值恢复，光伏发电达到对发电量的要求。
关键词：PID现象；光伏发电；发电量光伏组件的PID现象又被称作电势诱导衰减，形成原因有多种。
PID现象大多发生在一些高温、湿度大的环境中，从地域上来说，一些沿海、近赤道的地方更容易发生PID效应。
此类环境容易产生水蒸气，水蒸气会进入到组件的封装材料中出现离子迁移，使导电率上升，漏电流增大，电池表面出现极化。
此外，组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体污染的程度，也与衰减现象的发生有关。
发生PID现象的光伏组件降低了吸收光能的效率，导致组件阵列功率输出降低。
1 PID效应的危害和测试方法1.1 PID效应的危害PID效应使得PN结中的电子损失得越来越多，电池组件的功率急剧衰减，使得电池组件的填充因子（FF）、开路电压、短路电流减小。
在实际工作中，发生PID效应不仅会减小太阳能电站的输出功率，还会减少发电量，最多能达到50%甚至更高，减少太阳能发电站的电站收益。
图1电池片出现发暗甚至黑色的情况，为产生PID现象。
图2电池片发亮，为有效的电池片。
1.3 PID现象恢复方法PID现象能够预防，采取适当的措施能够使电池片发电能力恢复。
在工程实践中，常用的PID现象恢复措施有集中式逆变器的负极接地法、组串逆变器并联的单点接地法和PID夜间补偿法。
①集中式逆变器负极接地在国内使用500kW以上逆变器的地面电站，利用集中式逆变器负极接地的方法来解决PID衰减。
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收稿日期：2018-03-15作者简介：胡徐胜(1982-)，男，安徽太湖人，河海大学文天学院副教授，硕士，研究方向：电气自动化、智能控制研究。
基金项目：安徽省高校省级质量工程项目（2016xtd104）；河海大学文天学院校级重点科研项目（WT17001ZD ）。
胡徐胜
纪
萍
一种带多路选择PID 控制的光伏发电优化研究
摘要：为了提升太阳能的利用效率，在对太阳能特点进行深入研究的基础上，设计了一种视日运动轨迹的控制方案。
该方案采用单片机作为控制器可实现SPWM 波形的输出，并采用带多路选择的复合PID 对太阳能面板进行角度控制，以达到对太阳光照快速、灵敏跟踪的效果。
关键词：太阳能；光伏发电；逆变；SPWM 中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：2095-0438（2018）08-0138-03
（河海大学文天学院安徽马鞍山243031）
太阳能光伏发电系统利用电池组件将太阳能辐射能转换为电能。
目前如何提高太阳能的收集效率成为研究的热点[1]。
一般采用光电跟踪和视日轨迹跟踪两种模式以实现对太阳光照的跟踪以提高跟踪效果[2]。
一、太阳能光伏发电系统的构成
控制系统总体控制框图如图1所示，电池板接收太阳能后由光电传感器检测光信号并转换为电信号；角度编码器检测电池板实际转动角度和理论转动角度之间的误差，并把该数据作为反馈信号送至控制器[3]；控制器通过串行通信模块实现与上位机的通信；当遇到太阳光线照射较差的天气状况时采用定时跟踪控制策略，即采用算法计算出太阳角度信息，在某些特定时刻驱动太阳板的转动装置转动至相应角度从而完成实时跟踪[4]；限位开关保证系统在安全角度范围内运行；通过切换开关，可以实现系统的自动-手动模式的切
换；手动模式主要用于安装调试阶段和特殊情况下的手动操
作等[5]。
图1系统硬件控制框图
太阳能光伏发电系统，其主要组成部分有太阳能接收装置、光伏控制器、蓄电池、交流逆变器等[6]。
并网光伏发电系统的原理图如图2所示。
∗∗∗第38卷第8期
绥化学院学报2018年8月Vol.38
No.8
Journal of Suihua University
Aug .
2018
138
（一）太阳能电池组件。
太阳能电池组件在有阳光的时候，可以吸收光能然后将其转化为电能[7]。
太阳能电池组件的工作原理是通过电池组件吸收电能，在光生电压的作用下，
电池组件的两端产生了电动势实现了光能到电能之间的转换[8]。
太阳能电池组件产生的电能，可以通过蓄电池储存起来，也可以给负载提供电能。
图2并网光伏发电系统的原理图
（二）蓄电池。
蓄电池将电能储存起来，在负载需要供电的时候，随时可以对其提供电能，是太阳能的储能原件。
（三）光伏控制器。
为了提高实现太阳能光伏发电系统的效率，使用太阳能光伏控制器实现对蓄电池的控制[9]。
控制系使整个系统的核心，确保系统可靠正常的工作。
光伏技术不断的在提高，太阳能光伏控制器的功能不断得到强化，现如今的光伏控制器可以具有温度补偿的功能在温差大的时候，也可以具有显示功能即显示蓄电池充放电是的的电量状态，显现集成的趋势[10]。
（四）交流逆变器。
交流逆变器的作用是将太阳能电池组件产生的直流信号经过逆变后转换成交流供给负载，它是电网能量转换的中心[11]。
基于以上设计方案，拟结合单片机STC89C51的具体特性，设计控制系统实现太阳能面板对太阳照射的跟踪控制。
二、视日运动轨迹跟踪控制
视日运动轨迹跟踪通过计算太阳高度角和方位角来标定出太阳的实时位置以实现对太阳照射的跟踪，其系统原理框图如图3所示[12]。
时钟模块为单片机提供时钟信息，单片机通过控制系统检测角度信号，并通过闭环系统控制角度驱动步进电机进行角度控制，最终实现对太阳能电池的角度控制，以达到视日运动轨迹跟踪控制的目的[13]。
图3视日运动轨迹跟踪控制原理图
（一）主程序设计。
主程序流程图如图4所示，主要处理实时性要求较低的功能，构建了整个控制系统的框架，其中SPM波的生成和参数设定是控制系统的核心[14]。
图4主程序流程图
（二）一种带多路选择的复合型PID角度跟踪控制算法。
为提高太阳能角度跟踪控制的稳定性和控制精度，主要采用一种带多路选择的复合型PID控制[15]。
其具体算法如下：（1）根据实际情况，设定角度变化范围ε和ε0，其中εt＞
ε0＞0。
（2）当角度偏差的绝对值e(k)≥ε
t
时，即角度偏差较大时，采用PD控制，既可以避免较大的超调，又能保证系统有较快的响应速度。
（3）当角度偏差的绝对值满足条件e(k)≥ε
t
时，采用带死区的PID控制算法。
即偏差极小时e(k)≥ε0，数字调节器
输出为零，ε0＜e(k)＜ε
t
采用PID控制以提升角度控制的精度。
系统的控制算法流程图如图5所示。
139
图5一种带多路选择的复合型PID 控制
三、实验与仿真
根据图4的主流程图和图5的带多路选择的复合型PID 角度跟踪控制算法控制算法，可实现PWM 波的输出，具体数据如表1所示。
表1PWM 细分数据表
由表1可见，在每个象限内，输出的波形结果都很理想，实现了预期控制目标。
四、结语
在对太阳能光伏发电系统进行分析和原理研究的基础上，提出了一种带多路选择的复合型PID 角度控制算法对太阳能的角度进行跟踪控制。
设计了主流程图和控制算法，实现了SPWM 波形的输出，实验数据表明控制效果良好。
参考文献：
[1]符慧德.热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D].合肥：中国科学技术大学，2012.[2]罗浩.光伏发电充电与逆变控制研究[D].西安：西安工
业大学，2015.
[3]陈科，范兴明，黎珏强，等.关于光伏阵列的MPPT 算法综述[J].桂林电子科技大学学报,2011,31(5).
[4]刘立平,包建强.太阳能光伏热电联合利用[C].上海市制冷学会2009年学术年会论文集，2009.
[5]茆美琴，余世杰，苏建辉.带有MPPT 功能的光伏阵列
Matlab 通用仿真模型[J].系统仿真学报，2005，17(5).[6]翟明.基于DSP 的太阳能自动跟踪系统开发[J].自动化应用,2015(6).
[7]魏新华,段现星,王晓侃.基于DSP 的太阳能独立光伏发电控制系统设计[J].计算机测量与控制,2013,21(9).
[8]徐海鹏,罗学科,谢富春.基于光强度检测的太阳能自
动跟踪系统的设计[J].北方工业大学学报,2014,26(1):49-53.[9]李永霞,李战,刘畅等.基于STC 单片机的太阳能电池板自动追日系统[J].计算机应用,2013,33(S2).
[10]王林军,门静,许立晓,等.基于PLC 的碟式太阳最大
跟踪控制系统研究[J].中国农机化学报,2015,36(3).[11]薛阳,汪莎.基于扰动观察法的模糊控制应用于光伏发电最大功率跟踪[J].太阳能学报,2014,35(9).[12]刘松.光伏发电双轴巡日跟踪系统的研究[D].马鞍
山：安徽工业大学,2016.[13]张传宗.光伏并网逆变器的研究和设计[D].无锡：江南大学,2009.
[14]陈舟.太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究[D].武
汉：湖北工业大学,2015.
[15]王鹤霖,张艳鹏.基于MSP430单片机的通用温度测
控系统研究[J].绥化学院学报,2017,37(5).
[责任编辑
郑丽娟]
第一象限第二象限第三象限第四象限+x +y -x +y -x -y +x -y 25500255
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