[发明专利]一种光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法

摘要

本发明公开了一种光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，包括以下步骤：测量光伏阵列的输出电压、输出电流，根据光伏阵列组件及阴影情况得到峰值数目n；调用IGSO算法，对光伏最大功率所对应电压进行跟踪；脉冲发生器根据所得电压，产生PWM信号使光伏阵列运行于更新后的阵列电压点，为光伏阵列最大输出功率；当功率变化率大于0.015时，重启搜索过程。本发明提出的基于IGSO在光伏阵列MPPT问题的跟踪方法，根据阵列结构设置IGSO算法中的成员生产者个数，提高了跟踪效率；根据最大功率点与电压之间的规律关系，改进了初始位置与搜索策略并略去漫游者，避免陷入局部极值点，提高了算法的精度与稳定性。 1

主权项

1.一种光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1：测量光伏阵列的输出电压、输出电流，根据光伏阵列组件及阴影情况得到峰值数目n；

步骤2：调用IGSO算法，对光伏最大功率所对应电压进行跟踪；所述步骤2具体包括：

2‑1：建立光伏最大功率跟踪模型：

2‑2：光伏最大功率所对应电压搜索：

2‑2‑1：种群初始化：生成包含与多峰峰数相同的n个生产者的初始种群，最大迭代次数为N，设置生产者初始位置；

2‑2‑2：进入生产者循环：进入第i个生产者Pr_i(1≤i≤n)的搜索循环，设定第i个生产者Pr_i会在(i‑1)×U_{oc_module}至i×U_{oc_module}的范围搜索，其中U_{oc_module}为组件开路电压，此时第i个生产者Pr_i的位置为采用生产者搜索策略进行搜索；

2‑2‑3：搜索第i个生产者第k+1代后的最佳位置

2‑2‑4：搜索第k+1代最终全局位置X_Pr：执行完各个生产者的最大功率点搜索循环后，确定该代生产者的最终位置；

2‑2‑5：获得各代最终位置：完成N次迭代或达到收敛条件后得到各代生产者的最终位置；

2‑2‑6：获得全局最终电压：得到全局最终位置所对应的电压；

步骤3：脉冲发生器根据所得电压，产生PWM信号使光伏阵列运行于更新后的阵列电压点，为光伏阵列最大输出功率；

步骤4：当功率变化率Δp大于0.015时，重启搜索过程，返回步骤1。

2.根据权利要求1所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤2‑1中，根据光伏阵列特性以及利用群搜索IGSO优化算法包含生产者、觅食者、漫游者的成员特征，目标函数为阵列的输出功率，生产者、觅食者位置代表阵列输入电压值。

3.根据权利要求2所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤2‑2‑1中，改变生产者初始位置初始化的方式为：第1个生产者Pr₁的初始位置选为0.7U_{OC_module}，第2个生产者Pr₂的初始位置则选为0.7U_{OC_module}+0.8U_{OC_module}，以此类推，即第i个生产者的初始位置选为0.7U_{OC_module}+0.8(i‑1)U_{OC_module}，第n个生产者Pr_n可初始化为0.8U_{OC_array}，生产者的搜索范围为0～U_{OC_array}。

4.根据权利要求2所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤2‑2‑2中，生产者搜索策略满足下式：

式中，代表第i个生产者Pr_i第k次迭代时的位置；代表第i个生产者Pr_i在中间、右边，左边三个方向，第k+1代后所处的位置；l_Pr‑max代表生产者最大搜索距离，考虑到第i个生产者Pr_i会在(i‑1)×U_OC__module至i×U_{OC_module}的范围内搜索，l_Pr‑max设定为|U_{OC_module}|；r₁是(0，1)之间的随机数。

5.根据权利要求2所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤2‑2‑3中，最佳位置的搜索策略满足下式；

6.根据权利要求2所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤2‑2‑4中，第k+1代最终全局位置X_Pr的搜索策略满足下式：

7.根据权利要求2所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤2‑2‑5中，收敛条件是指|P_k‑P_k‑1|≤ε,ε＝0.01其中P_k代表第k次迭代功率值；完成N次迭代的判断方法是：令k＝k+1后，判断k是否小于或等于最大迭代次数为N，若是，则没有完成N次迭代，返回步骤2‑2‑1，若不是，则完成N次迭代，进入步骤3。

8.根据权利要求2所述的光伏阵列多峰最大功率群搜索优化跟踪方法，其特征在于：所述步骤4中，功率变化率Δp的计算公式为：

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