[發(fā)明專利]一種基于蝴蝶優(yōu)化算法的MPPT控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110553195.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113342123B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭旭彬;李夢(mèng)達(dá);梁智超;姚林萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): G05F1/67
• 分類號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發(fā)明涉及一種基于蝴蝶優(yōu)化算法的MPPT控制方法，1)將占空比定義為蝴蝶個(gè)體，將蝴蝶濃度最高定義為最優(yōu)蝴蝶個(gè)體；選取i只蝴蝶個(gè)體，選擇迭代次數(shù)且初始化蝴蝶飛行的空間位置，輸出占空比用來(lái)控制輸出功率；2)當(dāng)光伏陣列穩(wěn)定運(yùn)行，測(cè)量負(fù)載兩端輸出電壓與流過(guò)負(fù)載輸出電流；3)計(jì)算蝴蝶在t時(shí)刻下輸出功率；4)引入余弦相似度篩選蝴蝶個(gè)體；5)比較各蝴蝶功率值，輸出最佳占空比及最優(yōu)功率值；6)更改蝴蝶算法步長(zhǎng)；7)判斷是否全部檢測(cè)完畢，若是則輸出并保持最優(yōu)占空比，否則繼續(xù)；8)判斷外界光照強(qiáng)度是否發(fā)生突變，若是則重新執(zhí)行MPPT，否則繼續(xù)維持最優(yōu)占空比。本發(fā)明具有提高M(jìn)PPT收斂速度、提高太陽(yáng)能利用率等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于蝴蝶優(yōu)化算法的MPPT控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的MPPT最大功率跟蹤方法包括電導(dǎo)增量法、擾動(dòng)觀察法、恒定電壓法、開(kāi)路電壓比例系數(shù)法等等。當(dāng)出現(xiàn)光伏陣列出現(xiàn)局部陰影的狀況時(shí)，運(yùn)用傳統(tǒng)的MPPT最大功率跟蹤方法去追蹤MPP點(diǎn)(Maximum?Power?Point，最大功率點(diǎn))會(huì)陷入局部最優(yōu)的情況，從而追蹤不到最大功率點(diǎn)。因此為了解決此類問(wèn)題，已經(jīng)有學(xué)者運(yùn)用智能算法去解決局部遮陰的問(wèn)題，譬如灰狼優(yōu)化算法、改進(jìn)的粒子群算法、飛蛾撲火算法等等。

然而在局部遮陰的情況下，傳統(tǒng)的MPPT算法并不能跳出具跳出局部最優(yōu)從而找到最大功率點(diǎn)，即針對(duì)光伏陣列系統(tǒng)局部陰影條件下P-V曲線會(huì)出現(xiàn)多峰值的問(wèn)題，運(yùn)用傳統(tǒng)的MPPT算法控制可能會(huì)出現(xiàn)誤判，導(dǎo)致追蹤不到MPP點(diǎn)，使得太陽(yáng)能沒(méi)被充分地利用。改進(jìn)的灰狼算法雖然能有效地追蹤全局的最大功率，但其實(shí)現(xiàn)算法比較復(fù)雜；鯨魚(yú)算法雖然有強(qiáng)大的全局和局部的搜索能力，但其實(shí)現(xiàn)的函數(shù)比較復(fù)雜，并且容易陷入局部最優(yōu)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于蝴蝶優(yōu)化算法的MPPT控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于蝴蝶優(yōu)化算法的MPPT控制方法，該方法包括如下步驟：

步驟一、將MPPT的占空比作為蝴蝶個(gè)體，將蝴蝶濃度最高的蝴蝶個(gè)體作為最優(yōu)蝴蝶個(gè)體，選取i只蝴蝶個(gè)體，設(shè)定迭代次數(shù)并初始化蝴蝶飛行的空間位置。

步驟二、待光伏系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，測(cè)量負(fù)載兩端的輸出電壓與流過(guò)負(fù)載的輸出電流。

步驟三、通過(guò)輸出電流與輸出電壓計(jì)算第i只蝴蝶在t時(shí)刻下的輸出功率。

步驟四、引入余弦相似度進(jìn)行蝴蝶個(gè)體篩選。

步驟五、對(duì)經(jīng)過(guò)步驟四處理的各蝴蝶個(gè)體進(jìn)行功率值比較，從而對(duì)蝴蝶最優(yōu)個(gè)體進(jìn)行保留與更新，并輸出最佳占空比及最優(yōu)功率值。

步驟六、更改蝴蝶算法的步長(zhǎng)；具體表達(dá)式為：

式中，num為迭代次數(shù)，step為步長(zhǎng)。

步驟七、判斷所有蝴蝶是否全部被檢測(cè)完畢且迭代次數(shù)滿足收斂條件，若是，則輸出并保持最優(yōu)的占空比，從而控制MOSFET的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，否則繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)及迭代，直至滿足要求。

步驟八、判斷外界光照強(qiáng)度是否發(fā)生突變，若是則重新執(zhí)行MPPT，否則繼續(xù)維持最優(yōu)占空比。

步驟四的具體內(nèi)容為：

41)將當(dāng)前蝴蝶個(gè)體與當(dāng)前輸出最大功率的蝴蝶個(gè)體進(jìn)行余弦相似度計(jì)算，構(gòu)建蝴蝶飛行向量，并設(shè)定閾值，若當(dāng)前蝴蝶個(gè)體的余弦相似度高于此閾值，則對(duì)當(dāng)前蝴蝶個(gè)體進(jìn)行位置更新。對(duì)當(dāng)前蝴蝶個(gè)體進(jìn)行位置更新的具體更新公式為：