[發明專利]一種基于人工蜂群算法的陰影條件下光伏系統最大功率跟蹤方法

在審

• 申請號: 201910654415.3
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110362148A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 束洪春;朱德娜;楊博;安娜
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;G05B13/04;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于人工蜂群算法的陰影條件下光伏系統最大功率跟蹤方法，其特征在于：首先，建立光伏系統模型和MPPT控制模型；其次，將光伏系統所接收的光照強度S、溫度T和輸出電壓輸入至ABC的MPPT控制器中進行反復尋優直至算法收斂；最后，將MPPT控制器輸出的最優占空比輸入至絕緣柵雙極型晶體管后得到光伏系統最優輸出電壓以實現MPPT。

2.根據權利要求1所述的基于人工蜂群算法的陰影條件下光伏系統最大功率跟蹤方法，其特征在于具體步驟為：

Step1：建立光伏系統模型；

光伏陣列輸出電流和電壓之間的關系可描述為：

式中，I_g是光伏電池產生的光生電流，I_s是光伏電池的反向飽和電流，電子電荷q＝1.60217733×10^-19Cb，A為二極管的理想因子，玻爾茲曼常數k＝1.380658×10-23 J/K，T_c為溫度，V_dc是光伏輸出電壓，I_pv是光伏輸出電流，R_s是串聯電阻；

隨溫度變化的光伏電池飽和電流I_s計算如下：

式中，I_RS是在額定光照強度和溫度下的光伏電池反向飽和電流，E_g是光伏電池半導體中帶隙能；

Step2：建立MPPT控制模型；

光伏系統的MPPT可以通過調節光伏系統輸出電壓V_pv來實現，由于光伏系統的目標是獲得最大有功功率，因此陰影條件下的MPPT控制模型可以描述為：

式中，F(V_pv)表示目標函數，V_pv是光伏系統輸出電壓，I_pv是光伏系統輸出電流，P_out是光伏系統的有功功率，和分別是光伏系統的最小和最大輸出電壓；

Step3：實時采集光伏陣列的光照強度S和溫度T；

Step4：將光伏系統所接收的S、T和輸出電壓輸入至基于ABC算法的MPPT控制器中，其中ABC算法具體步驟如下：

①引領蜂搜索：

引領蜂對領域蜜源搜索，產生新蜜源：

式中，是第i只蜜蜂的第d維位置，d是隨機選擇的維度，h(h≠i)代表蜂群中隨機選擇的蜜蜂，代表[-1,1]中均勻分布的隨機數；

②跟隨蜂搜索：

跟隨蜂根據引領蜂分享的蜜源信息進行領域搜索，根據信息選擇下一蜜源，第i只蜜蜂被選擇的概率為：

式中，f_i代表第i只蜜蜂的適應度函數，N代表種群數量；

③偵察蜂搜索：

如果一只蜜蜂在預設的迭代次數中耗盡了一個蜜源，則相應的蜜蜂將被視為用于隨機搜索的偵察蜂，偵察蜂搜索策略如下：

式中，和分別是最小和最大位置矢量，r是[0,1]中的隨機數；

④求解目標函數：

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，輸出本次迭代的占空比，經IGBT調節后輸出電壓并反饋至基于ABC算法的MPPT控制器中準備下一次迭代，直至滿足收斂條件|F(V_pv)_k-F(V_pv)_k-1|≤ε；

Step5：經執行MPPT控制器中的ABC策略后，輸出相應的占空比；

Step6：所得占空比經過脈沖寬度調制后進入絕緣柵雙極型晶體管，從而調節光伏系統輸出電壓，使光伏陣列隨著光照變化穩定地工作在最大功率點處。