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专利号: 2017104761202
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于光伏电池的MPPT控制方法,其特征在于,首先对光伏电池工作电压和工作电流进行随机采样,计算出采样功率Pi,找出其中最大功率值Pmax,综合考虑光伏阵列工作时受光照(S)与温度(T)的影响,建立光伏P-U特性曲线模型,根据光伏阵列输出特性曲线,在不同的区间的非线性程度,把光伏P-U特性曲线分为非线性程度弱的区间A-B段和C-D段及非线性程度强的区间B-C段,对系统采取分段扰动,根据电压变化量dU的值,选择合适的步长缩放因子和扰动步长,根据对应的电流变化量和电流变化量与电压变化量之比的值,确定扰动方向;并引入遗传算法用于建立初始搜索区间,使用遗传算法GA和变加速扰动法相结合进行光伏电池的MPPT跟踪,精确跟踪最大功率点。

2.根据权利要求1所述的用于光伏电池的MPPT控制方法,其特征在于,具体步骤如下:T1.对光伏阵列进行输出采样产生初始种群并设定初始条件,计算出采样功率Pi(i=1,

2…10)作为种群个体i的适应度,从中找出Pmax作为遗传搜索的初始值,判断遗传算法是否达到终止条件,若迭代未达到,则仍采用遗传搜索,否则改用变加速扰动搜索来取代遗传搜索;

T2.采用变加速扰动法,首先根据电压变化量dU的值,选出合适的步长缩放因子和扰动步长,再根据电流变化量和电流变化量与电压变化量之比,选取正确的扰动方向;每次扰动一次后需更新电压变化量dU,选出合适的步长缩放因子和扰动步长及扰动方向;当扰动搜索连续几次功率变化接近于0时,则系统搜寻到最大功率点MPP;

T3.判断外界环境是否发生剧变,若发生剧变则对遗传算法进行均匀变异操作,使算法重新产生初始种群,若环境变化起伏较小,则采用保留精英策略,将上代中的精英个体替换到本次搜寻中适应度最差的个体。

3.根据权利要求2所述的用于光伏电池的MPPT控制方法,其特征在于,所述步骤T1中的遗传算法具体包括以下步骤,令变量S,T和U作为遗传算法GA的输入,输出为占空比D:S1.初始化;

根据光伏系统进行输出采样,以实值编码的方式创建初始种群并确定种群(N)大小,将采样功率Pi作为个体i的适应度,并按照其大小进行排序求出平均适应度 和最大采样功率Pmax,Pmax作为遗传搜索的初始父代;

S2.遗传操作;

S21.选择:为避免遗传算法过早收敛,采用轮盘赌法对种群个体进行初步筛选,通过最佳保留策略,将当前适应度最高的个体直接复制到下一代,个体轮盘赌选择概率pi为:S22.交叉:为提高GA搜索能力,采用均匀交叉方式对父代中的个体进行交叉操作;

S23.变异:为保持种群多样性,引入放大因子A0,采用差分变异法,将种群中任意两个体的差分向量的结果与A0相乘加到当前t代第i个体Xi(t)上,经差分变异后的个体为:Xi(t+1)=Xi(t)+A0(Xj(t)-Xk(t));

若外界环境变化,则采用均匀变异的方式产生初始种群;

S3.终止条件;

当GA达到最大迭代次数或功率变化量接近于0时,算法终止搜索。

4.根据权利要求2所述的用于光伏电池的MPPT控制方法,其特征在于,所述步骤T2中的变加速扰动法,根据光伏输出特性曲线在B-C段非线性程度不同的特点及电压变化量dU的值,将扰动情况分为以下几种:情况一:电压变化量和电流变化量非常小,即|dU|≤ε且|dI|≤μ;

当电压变化量和电流变化量非常小时,可以近似认为此时电压和电流为最大功率点附近的电压和电流,那么它们的乘积即功率的变化量会更小,将是一个极小的范围,所以可认为该点为MPP;

情况二:电压变化量为0,即dU=0;

当电压变化量为0时,该电压为最大功率点处的电压,此时则只需改变电流即可,同时还需判断电流变化量的符号,若该变化量为负值,扰动方向向左;若该变化量为正值,扰动方向向右;

情况三:当电压变化量不为0且不接近0时,则分为以下两种情况:

(1)功率变化量与电压变化量之比的绝对值很小,即|dP/dU|

当功率变化量与电压变化量之比的绝对值很小,此时搜索离MPP处较近,因此采用较小的加速度,使扰动缓慢向最大功率点进行;

(2)功率变化量与电压变化量之比的绝对值较大,即|dP/dU|>e;

当功率变化量与电压变化量之比的绝对值较大,该区域远离MPP,因此需增加扰动速度,扰动以较快的速度进行。

5.根据权利要求2所述的用于光伏电池的MPPT控制方法,其特征在于,所述步骤T2所述扰动方向选取分为以下两种情况:情况一:增量电导大于负的电导值,即dI/dU>-I(k)/U(k);

若增量电导大于负的电导值,则说明该电压小于最大功率点电压,搜索在最大功率点左侧区域,因此扰动向右侧进行;

情况二:增量电导小于负的电导值,即dI/dU<-I(k)/U(k);

若增量电导小于负的电导值,此时电压大于最大功率点电压,搜索已越过最大功率点,因此扰动应向反方向进行。