[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

说明书

本发明涉及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，属于电力系统控制技术领域。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。本发明可解决阴影条件下具有多峰输出特性的光伏阵列MPPT控制容易陷入局部最大功率点的难题，利用Matlab软件对该算法与传统算法的收敛情况进行比较，可有效地提高迭代速度和稳定性。

技术领域

本发明涉及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，属于电力系统控制技术领域。

背景技术

光伏发电被认为是当前世界最具有发展前景的新能源技术，其所处环境随着发展变得越来越复杂，局部遮荫导致光伏阵列出现多峰值现象，影响光伏阵列输出效率，甚至损坏光伏电池。最大功率跟踪方法是降低发电成本、提高发电效率最直接有效的方法。现有的大部分方法均适用于均匀光照情况，忽略了现实生活中光伏阵列的遮挡情况，它们无法在阴影条件下精确地跟踪到最大功率点。本算法可以准确，稳定地跟踪到光伏系统全局最大功率点，避免算法陷入局部最大功率点，从而大幅提高光伏系统的发电效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供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，用以解决针对阴影条件下光伏阵列MPPT现有控制技术问题。

本发明的技术方案是：一种基于人工蜂群(artificial bee colony,ABC)算法的阴影条件下光伏系统最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法，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(insulate-gate bipolar transistor,IGBT)后得到光伏系统最优输出电压以实现MPPT。

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＝1.380658×10-23J/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；