[发明专利]基于蚁群算法和电导增量法的多峰值MPPT算法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种基于蚁群算法和电导增量法的多峰值MPPT算法。

背景技术

光伏发电是有效利用太阳能资源的途径之一，近年来受到了世界各国的高度重视并得到了快速的发展。如今，光伏发电面临的主要问题之一就是转换效率低，解决这一问题的途径之一就是在光伏发电过程中进行最大功率点跟踪(MPPT)。

目前常用的光伏阵列MPPT控制算法是基于扰动的自寻优算法，包括扰动观察法、电导增量法。这类方法不依赖外界环境的变化，根据光伏阵列输出电压和电流的采样值对最大功率点进行跟踪。在局部遮阴条件下，由于各光伏电池输出的差异，会造成光伏阵列输出电压出现多个峰值，这时上述方法易陷入局部最大功率点。基于智能处理方法和相关非线性控制策略的MPPT控制算法是目前较为新颖的研究方向。此类控制方法以现代控制理论为出发点，在人工智能算法的基础上提出优化算法。比如模糊逻辑控制法、蚁群算法，但不足之处在于控制复杂，对芯片处理能力要求较高。

公开号为CN105955394A的专利公开了一种基于蚁群优化与变步长扰动观察算法的光伏系统MPPT方法，利用蚁群算法结合PI控制器搜索全局最大功率点处的电压，在该电压处采用变步长扰动观察法跟踪光伏阵列的全局最大功率点。该方法由于使用了PI控制器，因此参数调节困难，计算量大；还采用了变步长扰动观察法，虽然收敛速度较定步长扰动观察法快，但实际效果不明显。

因此，在实际使用过程中，需要一个效果更好的全局最大功率点跟踪算法来提高光伏阵列的最大发电效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蚁群算法和电导增量法的多峰值MPPT算法，用以在光伏系统局部遮阴出现多峰值情况下快速、准确解决搜索全局最大功率点的问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于蚁群算法和电导增量法的多峰值MPPT算法，包括如下步骤：

步骤1，基于蚁群算法搜索光伏阵列工作于全局最大功率点处的电压；

步骤2，采用电导增量法继续跟踪光伏阵列的全局最大功率点，得到所寻的最佳电压；

步骤3，通过PWM控制连接光伏阵列的Boost电路，使光伏阵列运行在所寻最佳电压，即工作于全局最大功率点处。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

本发明采用十进制寻优地图实现蚁群算法，结合电导增量法可以克服常规算法陷入局部最大功率点的缺点，实现快速、准确的跟踪，解决具有多峰输出特性的光伏阵列最大功率点跟踪问题。

附图说明

图1是本发明的应用实例图。

图2是本发明的等效电路图。

图3是本发明的蚁群算法流程图。

图4是本发明的十进制数寻优地图。

图5是本发明的电导增量法流程图。

图6是本发明的应用实例中光伏阵列输出电压仿真曲线图。

图7是本发明的应用实例中光伏阵列输出功率仿真曲线图。

具体实施方式

本发明的一种基于蚁群算法和电导增量法的多峰值MPPT算法，包括如下步骤：

步骤1，基于蚁群算法搜索光伏阵列工作于全局最大功率点处的电压；

步骤2，采用电导增量法继续跟踪光伏阵列的全局最大功率点，得到所寻的最佳电压；

步骤3，通过PWM控制连接光伏阵列的Boost电路，使光伏阵列运行在所寻最佳电压，即工作于全局最大功率点处。

进一步的，步骤1具体为：

(1-1)初始化蚁群算法参数，确定蚂蚁个数及电压位数，并构造十进制数寻优地图；

(1-2)通过十进制数寻优地图实现蚁群算法生成各蚂蚁所寻电压；

(1-3)判断是否满足终止迭代条件，若不满足，则执行步骤3；若满足，执行下一步；

(1-4)比较各蚂蚁的输出功率，更新目前最大功率及对应电压，更新十进制数寻优地图中的信息素和期望值；判断是否满足终止迭代条件，若满足，则执行步骤2，若不满足则返回步骤(1-2)。

进一步的，蚁群算法参数包括信息素重要程度、期望值重要程度、信息素挥发系数、信息素增强系数、信息素上限、信息素下限。

进一步的，步骤2具体为：

(2-1)计算光伏阵列前后时刻电压、电流偏差量；

(2-2)根据电导增量法的判据公式，施加占空比扰动量，跟踪光伏阵列的全局最大功率点；得到所寻的最佳电压。

进一步的，步骤3具体为：通过PWM占空比控制量控制Boost电路，使光伏阵列输出电压稳定在参考值处。