44]
[0045]其中，f為光伏陣列的輸出功率，在約束條件較為g:U>0時，建立拉格朗日函數(shù)L (υ，λ)如下所示：
[0046]
[0047]其中λ為拉格朗日乘子，g(U)為約束條件表達式；
[0048]步驟三，對以上的拉格朗日函數(shù)利用
，進行求解，其 中dk為搜索方向，Hk為第k次搜索的Hessian矩陣的正定擬牛頓近似，由此確定第k次搜索的 方向d和拉格朗日乘子λ;
[0049] 步驟四，根據(jù)改進的Armijo準則進行一維搜索，即建立關于Θ的目標函數(shù)如下所 示：
[0050]
[0051] 其中以呆證使目標函數(shù)F充分減小，II為收縮因子(〇<n<i);
[0052]步驟五，若F(0i+5i)<F(0)，貝lj有θ?+1 =θ?+δ?，增加步長5i+1=γδ?，轉步驟六;若F(θ?-δ?) <F(Θ)，貝IJ有0i+1 =θ?-δ?，縮小步長5i+1 =ηδ?，轉步驟六;否則，0i+1 = 0i;
[0053] 步驟六，若δ1+!<ε或者循環(huán)計數(shù)i>imax，則轉步驟七;否則i=i+l，轉步驟五；
[0054]步驟七，根據(jù)μ=θ1+1確定最大功率點處電壓的補償因子& =//%由此計算出新的 迭代點=K+ ;
[0055] 步驟八，若滿足收斂終止條件|Uk+1-Uk| <ε，或者達到最大迭代次數(shù)k>Imax，則Uk+1 即為光伏陣列最大功率點處的最優(yōu)電壓解，跟蹤優(yōu)化過程結束;否則進行步驟九；
[0056]步驟九，更新Hessian矩陣，其更新方法如下所示：
[0057]
[0058]其中Sk=Uk+i-Uk，符號 ▽:表示梯度;然后令k=k+l，轉步驟三。
[0059]本發(fā)明直接將約束函數(shù)與目標函數(shù)用拉格朗日函數(shù)表示，并利用一維搜索進行子 問題的迭代求解，更加直觀簡便，效率更高。
[0060]實施例：
[0061]本實施例的主要目的是驗證本發(fā)明的有效性與穩(wěn)定性。圖2為光伏系統(tǒng)的整體框 圖，其中MPPT_C〇ntr〇ller模塊主要是按照圖1所示流程進行編程輸出Umax作為恒壓控制法 的參考電壓，隨著外部環(huán)境的改變，控制PWM輸出，實現(xiàn)外部負載與光伏陣列內部阻抗的動 態(tài)匹配，從而實現(xiàn)最大功率點跟蹤。仿真選取的200W光伏電池在標準測試條件下的參數(shù)為 Um=36.3V^Im=5.5A^U〇c = 43.5V^Isc= 5.85A〇
[0062] 圖3所示為光伏電池在光輻射度分別在1000W/m2、800W/m2、600W/m2時的U-P和U-I 曲線，其結果與實物理論值相匹配，驗證了模型的正確性。圖4所示為光伏系統(tǒng)實現(xiàn)最大功 率點跟蹤的整體的仿真圖，其光輻射度從1 〇〇〇W/m2變化到800W/V時的功率輸出曲線如圖5 所示，由曲線可知該發(fā)明可實現(xiàn)最大功率動態(tài)跟蹤，具有快速性和平穩(wěn)性。圖5與圖3所示輸 出值相比較有一定的功率損耗，主要由電路中各部件的損耗引起，在合理范圍之中。綜上， 可得出本發(fā)明應用于最大功率點的動態(tài)跟蹤，具備有效性和穩(wěn)定性。
[0063]本實施例沒有詳細敘述的部件、工藝及字母表示屬本行業(yè)的公知部件、和常用手 段及常識，這里不一一敘述。
【主權項】
1. 一種光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤優(yōu)化方法，其特征在于:首先，根據(jù)光伏電池等效電路 得出光伏陣列數(shù)學模型，構建目標函數(shù)及約束函數(shù);其次，根據(jù)目標函數(shù)和約束函數(shù)建立拉 格朗日函數(shù)，然后對拉格朗日函數(shù)進行求解，確定其搜索方向d k及拉格朗日乘子Ak;再次，由 改進的Armi jo準則進行搜索，確定最大功率點處電壓的補償因子&，由此即可計算出新的 迭代點；最后，若電壓的收斂判別不滿足終止條件則對Hessian矩陣進行更新，繼續(xù)迭代，直 到得出最大功率點處的最優(yōu)電壓解。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤優(yōu)化方法，其特征在于:其具體 包括下述步驟： 步驟一，在考慮外界環(huán)境變化條件下，根據(jù)光伏電池的等效電路，構建光伏陣列模型， 其電流模型如下所示：其中，I、U分別為一定環(huán)境條件下光伏陣列的電流和電壓，Is。為短路電流，U。。為開路電 壓，^為光伏組件并聯(lián)數(shù)目，Ns為光伏組件串聯(lián)數(shù)目，AU、△ I分別為輻射照度和溫度變化下 的電壓、電流的變化，式中Im、Um* 別為光伏陣列工作在最大功率點處的電流值和電壓值； 步驟二，將光伏陣列的輸出功率表達式作為目標函數(shù)，即：其中，f為光伏陣列的輸出功率，在約束條件較為g:U>0時，建立拉格朗日函數(shù)L(U，A) 如下所示：其中λ為拉格朗日乘子，g (U)為約束條件表達式； 步驟三，對以上的拉格朗日函數(shù)利用進行求解，其中dk 為搜索方向，Hk為第k次搜索的Hessian矩陣的正定擬牛頓近似，由此確定第k次搜索的方向 d和拉格朗日乘子λ; 步驟四，根據(jù)改進的Armi jo準則進行一維搜索，即建立關于Θ的目標函數(shù)如下所示：其中P0保證使目標函數(shù)F充分減小，τι為收縮因子(0<ri< 1); 步驟五，若F(θ?+δ?) <F(Θ)，則有0i+1 = θ?+δ?，增加步長5i+1 = γ δ?，轉步驟六;若F(Qi-Si) <F(0)，則有θ?+1 = θ?-δ?，縮小步長δ?+1 = ηδ?，轉步驟六;否則，0i+1 = 0i; 步驟六，若δ?+! < ε或者循環(huán)計數(shù)i > imax，則轉步驟七;否則i = i+1，轉步驟五； 步驟七，根據(jù)μ=θ1+1確定最大功率點處電壓的補償因子&二，，由此計算出新的迭代 點步驟八，若滿足收斂終止條件I Uk+1-Uk I < ε，或者達到最大迭代次數(shù)k> Imax，則Uk+1即為 光伏陣列最大功率點處的最優(yōu)電壓解，跟蹤優(yōu)化過程結束;否則進行步驟九； 步驟九，更新Hessian矩陣，其更新方法如下所示：其中符號▽_表不 梯度;然后令k = k+Ι，轉步驟三。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤優(yōu)化方法。首先，根據(jù)光伏電池等效電路得出光伏陣列數(shù)學模型，構建目標函數(shù)及約束函數(shù)；其次，根據(jù)目標函數(shù)和約束函數(shù)建立拉格朗日函數(shù)，然后對拉格朗日函數(shù)進行求解，確定其搜索方向dk及拉格朗日乘子λk；再次，由改進的Armijo準則進行搜索，確定最大功率點處電壓的補償因子，由此即可計算出新的迭代點；最后，若電壓的收斂判別不滿足終止條件則對Hessian矩陣進行更新，繼續(xù)迭代，直到得出最大功率點處的最優(yōu)電壓解。本發(fā)明可彌補經(jīng)典最大功率點跟蹤方法忽略外部條件變化、在最大功率點處易振蕩、且實現(xiàn)復雜等問題。本發(fā)明可減小外部環(huán)境變化引起的功率損耗，實現(xiàn)最大功率點處電壓的快速、穩(wěn)定地精確跟蹤。
【IPC分類】G05F1/67
【公開號】CN105425894
【申請?zhí)枴緾N201510862792
【發(fā)明人】鄭偉, 智勇, 拜潤卿, 梁福波, 李養(yǎng)俊, 陳仕彬, 乾維江, 郝如海, 張彥凱, 高磊, 邢延東, 祁瑩, 魏喬, 章云
【申請人】國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學研究院, 國網(wǎng)甘肅省電力公司, 國家電網(wǎng)公司, 西安電子科技大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月1日