[發(fā)明專利]基于改進(jìn)天牛須搜索算法的最大功率點(diǎn)跟蹤的方法

有效

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• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110794917B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬浩淼;王葦
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 北京前審知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;尹秀峰

本公開提出了一種基于改進(jìn)天牛須搜索算法的最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，在快速尋優(yōu)的同時，可以適應(yīng)全局參數(shù)變化而求解，并能減小振蕩幅度，并提出了基于改進(jìn)天牛須搜索算法的MPPT控制方法，該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，能夠很好的滿足部分陰影條件下最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及光伏領(lǐng)域，具體地講，涉及一種基于改進(jìn)天牛須搜索算法的最大功率點(diǎn)跟蹤的方法。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于光伏電池組輸出功率的非線性特征，其能量轉(zhuǎn)換效率相對較低，影響了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。因而提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量利用率成為了該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)可能會連接逆變器、外部電網(wǎng)、電池組或是其他的電子負(fù)載。但不論其連接的負(fù)載為何，最大功率點(diǎn)追蹤要處理的問題都類似，就是太陽能電池功率傳輸?shù)男屎驼盏教柲馨迳系娜照樟坑嘘P(guān)，也和負(fù)載的電子特性有關(guān)。當(dāng)日照情形變化時，可以提供最大功率傳輸效率的負(fù)載曲線也隨之變化，若負(fù)載可以配合功率傳輸效率最高的負(fù)載曲線來調(diào)整，系統(tǒng)會有最佳的效率。功率傳輸效率最高的負(fù)載特性稱為最大功率點(diǎn)(maximumpower point)。而最大功率點(diǎn)追蹤就是設(shè)法找到最大功率點(diǎn)，并使負(fù)載特性維持在這個功率點(diǎn)。

目前提高光伏電池能量利用率主要通過最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power pointtracking，MPPT)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，MPPT的目的是在各種情形下都可以得到最大的功率輸出，其主要控制方法按類型分為：傳統(tǒng)控制方法、基于生物模型的控制方法、智能控制法。由于光伏電池發(fā)電效率受光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度兩個因素直接影響，在實(shí)際應(yīng)用中常使得光伏電池輸出功率呈非線性，因而傳統(tǒng)控制算法常常無法應(yīng)對其快速變化的輸出特性。

在生物模型中，粒子群算法(particle swarm optimization，PSO)由于其簡單、高適應(yīng)性等特點(diǎn)，非常適用于求解多極值函數(shù)的極值問題。天牛須搜索算法(beetleantennae search，BAS)是一種新型生物模型算法，其模擬了天牛覓食的特征，僅用一只天牛即可完成尋優(yōu)，算法簡單而高效。但現(xiàn)有的天牛算法全局尋優(yōu)能力有限，較易陷于局部最優(yōu)解，而為了增強(qiáng)全局尋優(yōu)能力而增長天牛須時，又會產(chǎn)生較大的振蕩。因此，現(xiàn)有的天牛須搜索算法無法滿足部分陰影條件下的MPPT控制的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，同時又不喪失算法簡單高效的特點(diǎn)，本公開提出了一種改進(jìn)的天牛須搜索算法的MPPT的方法，在快速尋優(yōu)的同時，可以適應(yīng)全局參數(shù)變化而求解，并能減小振蕩幅度，并提出了基于改進(jìn)天牛須搜索算法的MPPT控制方法，該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，能夠很好的滿足部分陰影條件下最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的要求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開具有下述有益技術(shù)效果：

(1)(由于算法的優(yōu)勢)能夠更快的跟蹤最大功率點(diǎn)

(2)增強(qiáng)了算法的全局尋優(yōu)能力使其更好的適應(yīng)該應(yīng)用場景

(3)當(dāng)外界光照強(qiáng)度發(fā)生改變時算法能夠重啟并再次跟蹤到最大功率點(diǎn)

(4)當(dāng)外界環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定并已找尋到最大功率點(diǎn)時算法停止并保持輸出不變

附圖說明

圖1本公開一個實(shí)施例中的恒溫(25℃)下光伏單元輸出特性曲線示意圖；

圖2本公開一個實(shí)施例中的光伏陣列多峰輸出曲線示意圖；

圖3A至圖3E本公開一個實(shí)施例中的基于PSO改進(jìn)BAS算法MPPT控制流程圖；

圖4本公開一個實(shí)施例中的參數(shù)組一下的算法仿真結(jié)果示意圖；

圖5本公開一個實(shí)施例中的參數(shù)組二下的算法仿真結(jié)果示意圖；

圖6本公開一個實(shí)施例中的參數(shù)組三下的算法仿真結(jié)果示意圖；