[发明专利]一种基于人工蜂群算法的阴影条件下光伏系统最大功率跟踪方法

权利要求书

1.一种基于人工蜂群算法的阴影条件下光伏系统最大功率跟踪方法，其特征在于：首先，建立光伏系统模型和MPPT控制模型；其次，将光伏系统所接收的光照强度S、温度T和输出电压输入至ABC的MPPT控制器中进行反复寻优直至算法收敛；最后，将MPPT控制器输出的最优占空比输入至绝缘栅双极型晶体管后得到光伏系统最优输出电压以实现MPPT。

2.根据权利要求1所述的基于人工蜂群算法的阴影条件下光伏系统最大功率跟踪方法，其特征在于具体步骤为：

Step1：建立光伏系统模型；

光伏阵列输出电流和电压之间的关系可描述为：

式中，I_g是光伏电池产生的光生电流，I_s是光伏电池的反向饱和电流，电子电荷q＝1.60217733×10^-19Cb，A为二极管的理想因子，玻尔兹曼常数k＝1.380658×10-23 J/K，T_c为温度，V_dc是光伏输出电压，I_pv是光伏输出电流，R_s是串联电阻；

随温度变化的光伏电池饱和电流I_s计算如下：

式中，I_RS是在额定光照强度和温度下的光伏电池反向饱和电流，E_g是光伏电池半导体中带隙能；

Step2：建立MPPT控制模型；

光伏系统的MPPT可以通过调节光伏系统输出电压V_pv来实现，由于光伏系统的目标是获得最大有功功率，因此阴影条件下的MPPT控制模型可以描述为：

式中，F(V_pv)表示目标函数，V_pv是光伏系统输出电压，I_pv是光伏系统输出电流，P_out是光伏系统的有功功率，和分别是光伏系统的最小和最大输出电压；

Step3：实时采集光伏阵列的光照强度S和温度T；

Step4：将光伏系统所接收的S、T和输出电压输入至基于ABC算法的MPPT控制器中，其中ABC算法具体步骤如下：

①引领蜂搜索：

引领蜂对领域蜜源搜索，产生新蜜源：

式中，是第i只蜜蜂的第d维位置，d是随机选择的维度，h(h≠i)代表蜂群中随机选择的蜜蜂，代表[-1,1]中均匀分布的随机数；

②跟随蜂搜索：

跟随蜂根据引领蜂分享的蜜源信息进行领域搜索，根据信息选择下一蜜源，第i只蜜蜂被选择的概率为：

式中，f_i代表第i只蜜蜂的适应度函数，N代表种群数量；

③侦察蜂搜索：

如果一只蜜蜂在预设的迭代次数中耗尽了一个蜜源，则相应的蜜蜂将被视为用于随机搜索的侦察蜂，侦察蜂搜索策略如下：

式中，和分别是最小和最大位置矢量，r是[0,1]中的随机数；

④求解目标函数：

采用ABC算法求解Step2中的MPPT控制模型，得到本次迭代F(V_pv)_k的值，输出本次迭代的占空比，经IGBT调节后输出电压并反馈至基于ABC算法的MPPT控制器中准备下一次迭代，直至满足收敛条件|F(V_pv)_k-F(V_pv)_k-1|≤ε；

Step5：经执行MPPT控制器中的ABC策略后，输出相应的占空比；

Step6：所得占空比经过脉冲宽度调制后进入绝缘栅双极型晶体管，从而调节光伏系统输出电压，使光伏阵列随着光照变化稳定地工作在最大功率点处。