[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

本發明涉及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，屬于電力系統控制技術領域。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。本發明可解決陰影條件下具有多峰輸出特性的光伏陣列MPPT控制容易陷入局部最大功率點的難題，利用Matlab軟件對該算法與傳統算法的收斂情況進行比較，可有效地提高迭代速度和穩定性。

技術領域

本發明涉及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，屬于電力系統控制技術領域。

背景技術

光伏發電被認為是當前世界最具有發展前景的新能源技術，其所處環境隨著發展變得越來越復雜，局部遮蔭導致光伏陣列出現多峰值現象，影響光伏陣列輸出效率，甚至損壞光伏電池。最大功率跟蹤方法是降低發電成本、提高發電效率最直接有效的方法。現有的大部分方法均適用于均勻光照情況，忽略了現實生活中光伏陣列的遮擋情況，它們無法在陰影條件下精確地跟蹤到最大功率點。本算法可以準確，穩定地跟蹤到光伏系統全局最大功率點，避免算法陷入局部最大功率點，從而大幅提高光伏系統的發電效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供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，用以解決針對陰影條件下光伏陣列MPPT現有控制技術問題。

本發明的技術方案是：一種基于人工蜂群(artificial bee colony,ABC)算法的陰影條件下光伏系統最大功率跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)方法，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(insulate-gate bipolar transistor,IGBT)后得到光伏系統最優輸出電壓以實現MPPT。

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＝1.380658×10-23J/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；