基于混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明是申請?zhí)?014101365845,申請日2014年04月08日，發(fā)明名稱"一種基于 混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法"的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，具體地說，涉及一種基于混沌優(yōu)化搜索的光伏陣 列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，利用MPPT方法提高光伏發(fā)電過程中光伏電池陣列的效率，使太陽 能以最大效率轉(zhuǎn)化為電能輸出，屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 光伏發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)，在一定的溫度和日照強(qiáng)度下，光伏電池陣列具有唯一的最 大功率點(diǎn)，但是由于光伏電池陣列的輸出特性受負(fù)載狀態(tài)、日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等因素的影 響，光伏電池陣列的輸出電壓和電流都會(huì)隨之產(chǎn)生很大的變化，從而使輸出功率不穩(wěn)定，若 不能實(shí)時(shí)跟蹤其變化，則會(huì)降低光伏系統(tǒng)的輸出效率。另外，由于光伏電池陣列的輸出特性 具有復(fù)雜的非線性特性，很難準(zhǔn)確確定其數(shù)學(xué)模型，無法用解析法求取最大功率。為了使光 伏陣列的輸出功率最大，就必須利用相應(yīng)的控制方法實(shí)時(shí)跟蹤、控制光伏電池陣列的最大 功率點(diǎn)，最大限度地利用太陽能，這種保證光伏陣列持續(xù)輸出最大功率的調(diào)節(jié)過程稱為最 大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT)。
[0004] 目前，常見的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法有恒定電壓控制法、擾動(dòng)觀察法、增量導(dǎo)納 法和單一混沌搜索等，但不同的方法在實(shí)際使用中都存在不同的優(yōu)缺點(diǎn)。恒定電壓法是一 種簡單的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其優(yōu)點(diǎn)是控制簡單、易實(shí)現(xiàn)，但是這種跟蹤方法在溫度變 化時(shí)，其跟蹤效率不高，有較為嚴(yán)重的功率損失。擾動(dòng)觀察法和增量導(dǎo)納法都會(huì)在最大功率 點(diǎn)附近震蕩運(yùn)行，導(dǎo)致部分功率損失。單一混沌搜索的方法雖然可以準(zhǔn)確的跟蹤全局最大 值，但是若在全局最大值附近有密集地存在許多局部最大值的情況時(shí)，雖然混沌運(yùn)動(dòng)存在 遍歷性，但要跳出局部最大值往往需要很長時(shí)間，并且由于混沌運(yùn)動(dòng)具有的隨機(jī)性使得有 可能在接近全局最大值時(shí)，卻跳得很遠(yuǎn)，從而造成優(yōu)化搜索時(shí)間的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問題是針對以上不足，提供一種基于混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最 大功率點(diǎn)跟蹤方法，該方法采用二次載波混沌優(yōu)化搜索算法在搜索到具有一定保證的當(dāng)前 最優(yōu)解以后，縮小優(yōu)化變量的搜索空間，使得算法能夠更快、更精確地收斂到全局最優(yōu)解， 因此搜索效率有較大提高。
[0006] 本發(fā)明解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：基于混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最 大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于：所述跟蹤方法包括以下步驟： 步驟1)，根據(jù)系統(tǒng)的需求，對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化：混沌變量X(A)的初值為〇. 126 ;電 壓搜索的上下邊界值c，d的初始值為c=0,d=90 ;二次載波的冪a取〇. 6, 0取3 ;當(dāng)前最 大功率/?*=〇;常數(shù)r =2. 1;主循環(huán)次數(shù)/ =0; 步驟2)，令一次載波迭代次數(shù)k初值為0,循環(huán)次數(shù)i=0,然后進(jìn)入步驟3);
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于：所述跟蹤方法包 括以下步驟： 步驟1)，根據(jù)系統(tǒng)的需求，對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化：混沌變量的初值為0. 126 ;電 壓搜索的上下邊界值c，d的初始值為c=0, d=90 ;二次載波的冪α取〇. 6, β取3 ;當(dāng)前最 大功率Zp4t=O;常數(shù)r =2.1;主循環(huán)次數(shù)J =0; 步驟2)，令一次載波迭代次數(shù)k初值為0,循環(huán)次數(shù)i=0,然后進(jìn)入步驟3); 步驟3)，將混沌變量的初?ι?. .?<〇)代入+1) = 4x(〇(_l + X(A)X進(jìn)行迭代運(yùn)算，并 將上式得到的+1)代入χΧΛ+1) = c+(rf-c)x(A:+1)，得到_t控制器輸出電壓 x'(fc+B，令二Jt+1,然后進(jìn)入步驟4); 步驟4)，計(jì)算光伏陣列輸出瞬時(shí)功率，然后進(jìn)入步驟5); 步驟5)，判斷光伏陣列輸出瞬時(shí)功率iKt)是否大于MPPT控制器預(yù)存的當(dāng)前最大功率 值尸*，如果是，則進(jìn)入步驟7);如果否，則進(jìn)入步驟6); 步驟6)，執(zhí)行i=i+l，然后進(jìn)入步驟8); 步驟7)，將光伏陣列輸出瞬時(shí)功率/Κ?)的值賦給MPPT控制器預(yù)存的當(dāng)前最大功率 值丨*，將瞬時(shí)電壓JfX*)的值賦MPPT控制器的輸出電壓jc*，然后進(jìn)入步驟8); 步驟8)，判斷循環(huán)次數(shù)i是否大于10或者一次載波的混沌變量迭代次數(shù)k是否大于 100，若是進(jìn)入步驟9 )，如果否，進(jìn)入步驟3 ); 步驟9)，令二次載波的混沌變量迭代次數(shù)A：τ初值為0,循環(huán)次數(shù)i=0,然后進(jìn)入步驟 10)； 步驟1〇)，將混沌變量的初值X(O)代入1) = 4_x(A: tXl+0?進(jìn)行迭代運(yùn)算， 并將上式得到的x(t VI)代入
令Ρ = ?Μ-.1，然后進(jìn)入步驟11); 步驟11)，計(jì)然后進(jìn)入步驟12); 步驟12)，判斷Μλ，是否大于，如果是，即實(shí)時(shí)功率大于當(dāng)前預(yù)設(shè)的最大功率， 則進(jìn)入步驟14);如果否，則進(jìn)入步驟13); 步驟13)，執(zhí)行i=i+l，然后進(jìn)入步驟15); 步驟14)，將實(shí)時(shí)功率/的值賦MPPT控制器的輸出電壓，將電壓X 〕 的值賦MPPT控制器的輸出電壓X*，然后進(jìn)入步驟15); 步驟15)，判斷二次載波循環(huán)次數(shù)i是否大于10或者二次載波的混沌變量迭代次數(shù)k 是否大于100,若是進(jìn)入步驟16)，如果否，進(jìn)入步驟10); 步驟16)，執(zhí)行
，即調(diào)整 c，d的值來實(shí)現(xiàn)重新構(gòu)造優(yōu)化變量取值區(qū)間，然后主循環(huán)次數(shù)1 = 1+1，然后進(jìn)入步驟17); 步驟17)，判斷主循環(huán)次數(shù)?是否大于3,如果是，則進(jìn)入步驟18);如果否，則進(jìn)入步驟 2)； 步驟18)，輸出最大功率值和mppt控制器的最優(yōu)輸出電壓X*，然后進(jìn)入步驟19); 步驟19)，搜索結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于混沌優(yōu)化搜索的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤方法，通過實(shí)時(shí)采樣光伏陣列輸出的直流電壓Vpv和電流Ipv，計(jì)算出光伏陣列的輸出功率，并和MPPT控制器預(yù)存的當(dāng)前最大功率值進(jìn)行比較, 若>,則把的值賦給，Vpv的值賦給MPPT控制器的輸出電壓，反之,則把的值舍棄，和的值保持不變。然后，MPPT控制器輸出的電壓與光伏陣列輸出的電壓Vpv加到加法器上，產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)過比例積分環(huán)節(jié)加到比較器的同相端與加到比較器反相端的鋸齒波電壓進(jìn)行比較，來改變DC/DC變換器中開關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，從而調(diào)節(jié)控制DC/DC變換電路的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制，跟蹤速度快、控制精度高。
【IPC分類】G05F1-67
【公開號(hào)】CN104765403
【申請?zhí)枴緾N201510090350
【發(fā)明人】王立華, 魏學(xué)業(yè), 覃慶努, 王桂海, 郭華, 丁政開
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年4月8日
【公告號(hào)】CN103995558A, CN103995558B