[發(fā)明專利]基于改進量子粒子群算法的光伏多峰MPPT控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910192078.0
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109710021A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志軍;張奕楠;王麗娟;賈學巖;張雅雯
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發(fā)明為基于改進量子粒子群算法的光伏多峰MPPT控制方法，該方法包括以下步驟：步驟1，構(gòu)建光伏電池雙二級管模型；步驟2，初始化改進的DCWQPSO算法；步驟3，光伏控制器首先采集光伏陣列輸出的電流和電壓，根據(jù)目標函數(shù)確定光伏陣列的輸出功率曲線，在輸出功率曲線上利用步驟2改進的DCWQPSO算法進行最大功率點的全局搜索，搜索到最大功率點處的工作電流和工作電壓；步驟4，采用INC算法對步驟3得到的最大功率點處的工作電流和工作電壓進行局部跟蹤，使光伏陣列實際輸出功率穩(wěn)定在最大功率點附近；步驟5，光伏控制器在最大功率點處計算出PWM占空比，通過PWM脈沖信號模塊輸出占空比給功率開關(guān)。該方法收斂速度快、追蹤品質(zhì)好、效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于改進量子粒子群算法的光伏多峰MPPT控制方法。

背景技術(shù)

近些年來，太陽能光伏發(fā)電得到迅速發(fā)展，成為我國能源結(jié)構(gòu)中不可或缺的部分。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，一般均通過最大功率追蹤技術(shù)(Maximum PowerPoint Tracking,MPPT)保證其運行效率，因此，最大功率追蹤對光伏轉(zhuǎn)換效率的提升具有重要作用，并成為當前光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的熱點之一。傳統(tǒng)的MPPT控制方法，如擾動觀察法，電導增量法等，主要對光伏陣列在外界條件一致的情況下進行研究，其輸出的功率-電壓P-U特性曲線為單峰值。當由于建筑、落葉、塵土堆積、云層等對光伏陣列產(chǎn)生局部遮擋時，其陣列中各組件受到的光照強度不同，P-U曲線將呈現(xiàn)出多峰特性。顯然，此時針對單峰值的傳統(tǒng)MPPT算法已不再適用，可能會陷入局部功率極值點，引起整體光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率下降。

粒子群算法(particle swarm optimization，PSO)是由Eberhart等人于1995年提出的，它源于對鳥群群體協(xié)作的捕食行為的模擬，通過種群個體之間的協(xié)作從而引導種群向可行解方向行動。

但是PSO算法仍存在易陷入局部極值等不足，文獻-結(jié)合量子粒子群算法的光伏多峰最大功率點跟蹤改進方法[J].電力系統(tǒng)自動化,2016,40(23):101-108.、中國專利申請?zhí)?01710108591.8等從量子力學角度出發(fā)，認為種群中粒子具有量子行為，在勢阱作用下收斂于一點，從而提出了收斂速度更快，粒子搜索范圍更廣的量子粒子群優(yōu)化(quantum-behaved particle swarm optimization，QPSO)算法。而現(xiàn)有QPSO算法在粒子進化過程中，其慣性權(quán)值β隨著進化代數(shù)增加而線性減少，易出現(xiàn)早熟收斂，導致算法在追逐全局最大功率點時收斂過慢。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供了一種基于改進量子粒子群算法的光伏多峰MPPT控制方法。該方法針對光伏陣列在局部遮陰時呈現(xiàn)的功率多峰特性，利用改進DCWQPSO算法對DCWQPSO(dynamically changing weight’s quantun-behaved particle swarm optimization)算法的粒子位置以及慣性權(quán)值進行變異，解決了DCWQPSO算法易陷入局部極值點的問題。同時將改進的DCWQPSO算法與INC算法相結(jié)合，可有效抑制改進的DCWQPSO算法動態(tài)跟蹤過程中功率的振蕩問題。本發(fā)明將改進的DCWQPSO算法與INC算法結(jié)合與傳統(tǒng)的QPSO、擾動觀察法、電導增量法相比具有收斂速度快，追蹤品質(zhì)好、效率高等優(yōu)點，可有效提升光伏發(fā)電系統(tǒng)對光照情況變化的能力，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率和可靠性。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于改進量子粒子群算法的光伏多峰MPPT控制方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建光伏電池雙二級管模型；

步驟2，初始化改進的DCWQPSO算法，設(shè)置粒子總數(shù)M、粒子電壓及迭代次數(shù)t，并令t＝0，對粒子位置X_i(t)進行周期性變異；對隨進化速度和粒子聚集度變化的慣性權(quán)值β_i(t)進行變異；