[发明专利]一种基于自适应粒子群算法在光伏阵列多峰值系统MPPT的控制方法

说明书

本发明涉及一种基于自适应粒子群算法在光伏阵列多峰值系统MPPT的控制方法。一些常用方法如电导增量法，完成寻优所用时间相对较短，追踪速度比扰动观察法快，但是算法较复杂，对参数采样精度的要求高，硬件实现难度大；而扰动观察法在跟踪初期产生较大的功率损失，外界条件突变时产生误判现象；该控制策略能够抑制复杂条件下环境因素的影响，提高了算法的跟踪精度和光伏电池的整体工作效率。

技术领域

本发明涉及一种控制方法，更具体地，涉及一种基于自适应粒子群算法在光伏阵列多峰值系统MPPT的控制方法。

背景技术

目前，随着全球经济的快速发展，环境污染和温室效应成为社会关注的主要问题，传统的化石燃料已经很难满足人类的需求。太阳能作为一种清洁的、可再生的理想新能源。光伏发电在电力系统所占的比例越来越大。最常用的方法有扰动观察法、电导增量法、恒电压控制法、模糊控制法。不同的方法在采样精度、扰动抑制、算法复杂度、应用范围等方面存在一定差异。扰动观察法控制方式,减小了因电压变化而造成的功率损失,但在光照强度变化时,无法追踪到最大功率。模糊控制算法,通过调整模糊逻辑控制器的参数来减少系统搜索时间,提高搜索精度,但在MPPT附近振荡没有明显改善。

发明内容

本发明针对最常用扰动观察法、电导增量法、恒电压控制法、模糊控制法在采样精度、扰动抑制、算法复杂度、应用范围等方面存在一定差异的问题，提出一种基于自适应粒子群算法在光伏阵列多峰值系统MPPT的控制方法。该控制方法操作简单，能准确快速的追踪到光伏系统的最大功率点以及能够抑制复杂条件下扰动对系统带来剧烈抖动的音响，降低了控制算法中实际值与理论值的误差，减少了达到最大功率的响应时间，提高了光伏系统的工作效率和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于自适应粒子群算法在光伏阵列多峰值系统MPPT的控制方法，包括以下步骤：

S1、将光伏电池进行串联，形成光伏阵列，建立该建立该光伏阵列局部阴影下数学模型；

S2、根据所建立的数学模型得出该光伏阵列在遮挡下出现双峰的P-V输出特性曲线；

S3、将建立的数学模型作为目标函数，利用自适应粒子群方法进行优化，找到该光伏阵列最大功率功率点。

进一步的，光伏电池进行串联是一个光伏电池模块与另外一个不同光照但温度相同的光伏电池模块串联；参数设置为：T1＝T2＝25℃，光照强度G1＝1000W/m2，G2＝1200W/m。

进一步的，光伏电池的电路等效模型如图1所示，其中

I＝I_ph-I_d-I_s2

光伏电池电路模型的数学公式为：

其中，I为光伏电池输出总电流；I_ph为当光照射光伏电池时产生的电流；I_d为通过二极管的电流；I_s2通过支路R_s2的电流；Rs1电路模型中串联的等效电阻；Rs2为并联电阻；q为电子所带的电量；K为玻尔兹曼常数；T为环境的结对温度；A为二极管的理想因子常数。

进一步的，自适应粒子群方法具体算法为:每个粒子i可以表示为一个N维的位置向量xi＝(xi1,xi2,…,xiN),一个N维的速度向量vi＝(vi1,vi2,vi3,…,viN),vi∈(Vmax,Vmax)。粒子在空间内寻找最优解时,会依次搜寻过程中的个体最优值Pi＝(Pi1,Pi2,Pi3,…,PiN),全局最优位置Pg＝(pg1,pg2,pg3,…,pgN)。在每一次迭代计算时粒子群会根据惯性,个体最优Pi值,全局最优位置Pg来调整速度向量,从而实时更新自己的所在位置。ω为惯性权重系数。粒子在整个解空间搜索最优解的过程中,粒子运动公式为