基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法
【专利说明】
[0001] 本发明是申请号2014101365845,申请日2014年04月08日，发明名称"一种基于 混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法"的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种光伏发电系统，具体地说，涉及一种基于混沌优化搜索的光伏阵 列最大功率点跟踪方法，利用MPPT方法提高光伏发电过程中光伏电池阵列的效率，使太阳 能以最大效率转化为电能输出，属于光伏发电技术领域。
【背景技术】
[0003] 光伏发电系统工作时，在一定的温度和日照强度下，光伏电池阵列具有唯一的最 大功率点，但是由于光伏电池阵列的输出特性受负载状态、日照强度、环境温度等因素的影 响，光伏电池阵列的输出电压和电流都会随之产生很大的变化，从而使输出功率不稳定，若 不能实时跟踪其变化，则会降低光伏系统的输出效率。另外，由于光伏电池阵列的输出特性 具有复杂的非线性特性，很难准确确定其数学模型，无法用解析法求取最大功率。为了使光 伏阵列的输出功率最大，就必须利用相应的控制方法实时跟踪、控制光伏电池阵列的最大 功率点，最大限度地利用太阳能，这种保证光伏阵列持续输出最大功率的调节过程称为最 大功率点跟踪（MPPT)。
[0004] 目前，常见的最大功率点跟踪控制方法有恒定电压控制法、扰动观察法、增量导纳 法和单一混沌搜索等，但不同的方法在实际使用中都存在不同的优缺点。恒定电压法是一 种简单的最大功率点跟踪方法，其优点是控制简单、易实现，但是这种跟踪方法在温度变 化时，其跟踪效率不高，有较为严重的功率损失。扰动观察法和增量导纳法都会在最大功率 点附近震荡运行，导致部分功率损失。单一混沌搜索的方法虽然可以准确的跟踪全局最大 值，但是若在全局最大值附近有密集地存在许多局部最大值的情况时，虽然混沌运动存在 遍历性，但要跳出局部最大值往往需要很长时间，并且由于混沌运动具有的随机性使得有 可能在接近全局最大值时，却跳得很远，从而造成优化搜索时间的浪费。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种基于混沌优化搜索的光伏阵列最 大功率点跟踪方法，该方法采用二次载波混沌优化搜索算法在搜索到具有一定保证的当前 最优解以后，缩小优化变量的搜索空间，使得算法能够更快、更精确地收敛到全局最优解， 因此搜索效率有较大提高。
[0006] 本发明解决以上技术问题所采用的技术方案是：基于混沌优化搜索的光伏阵列最 大功率点跟踪方法，其特征在于：所述跟踪方法包括以下步骤： 步骤1)，根据系统的需求，对系统参数进行初始化：混沌变量X(A)的初值为〇. 126 ;电 压搜索的上下边界值c，d的初始值为c=0,d=90 ;二次载波的幂a取〇. 6, 0取3 ;当前最 大功率/?*=〇;常数r =2. 1;主循环次数/ =0; 步骤2)，令一次载波迭代次数k初值为0,循环次数i=0,然后进入步骤3);
【主权项】
1.基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法，其特征在于：所述跟踪方法包 括以下步骤： 步骤1)，根据系统的需求，对系统参数进行初始化：混沌变量的初值为0. 126 ;电 压搜索的上下边界值c，d的初始值为c=0, d=90 ;二次载波的幂α取〇. 6, β取3 ;当前最 大功率Zp4t=O;常数r =2.1;主循环次数J =0; 步骤2)，令一次载波迭代次数k初值为0,循环次数i=0,然后进入步骤3); 步骤3)，将混沌变量的初?ι?. .?<〇)代入+1) = 4x(〇(_l + X(A)X进行迭代运算，并 将上式得到的+1)代入χΧΛ+1) = c+(rf-c)x(A:+1)，得到_t控制器输出电压 x'(fc+B，令二Jt+1,然后进入步骤4); 步骤4)，计算光伏阵列输出瞬时功率，然后进入步骤5); 步骤5)，判断光伏阵列输出瞬时功率iKt)是否大于MPPT控制器预存的当前最大功率 值尸*，如果是，则进入步骤7);如果否，则进入步骤6); 步骤6)，执行i=i+l，然后进入步骤8); 步骤7)，将光伏阵列输出瞬时功率/Κ?)的值赋给MPPT控制器预存的当前最大功率 值丨*，将瞬时电压JfX*)的值赋MPPT控制器的输出电压jc*，然后进入步骤8); 步骤8)，判断循环次数i是否大于10或者一次载波的混沌变量迭代次数k是否大于 100，若是进入步骤9 )，如果否，进入步骤3 ); 步骤9)，令二次载波的混沌变量迭代次数A：τ初值为0,循环次数i=0,然后进入步骤 10)； 步骤1〇)，将混沌变量的初值X(O)代入1) = 4_x(A: tXl+0?进行迭代运算， 并将上式得到的x(t VI)代入
令Ρ = ?Μ-.1，然后进入步骤11); 步骤11)，计然后进入步骤12); 步骤12)，判断Μλ，是否大于，如果是，即实时功率大于当前预设的最大功率， 则进入步骤14);如果否，则进入步骤13); 步骤13)，执行i=i+l，然后进入步骤15); 步骤14)，将实时功率/的值赋MPPT控制器的输出电压，将电压X 〕 的值赋MPPT控制器的输出电压X*，然后进入步骤15); 步骤15)，判断二次载波循环次数i是否大于10或者二次载波的混沌变量迭代次数k 是否大于100,若是进入步骤16)，如果否，进入步骤10); 步骤16)，执行
，即调整 c，d的值来实现重新构造优化变量取值区间，然后主循环次数1 = 1+1，然后进入步骤17); 步骤17)，判断主循环次数?是否大于3,如果是，则进入步骤18);如果否，则进入步骤 2)； 步骤18)，输出最大功率值和mppt控制器的最优输出电压X*，然后进入步骤19); 步骤19)，搜索结束。
【专利摘要】本发明公开了一种基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法，通过实时采样光伏阵列输出的直流电压Vpv和电流Ipv，计算出光伏阵列的输出功率，并和MPPT控制器预存的当前最大功率值进行比较, 若>,则把的值赋给，Vpv的值赋给MPPT控制器的输出电压，反之,则把的值舍弃，和的值保持不变。然后，MPPT控制器输出的电压与光伏阵列输出的电压Vpv加到加法器上，产生的误差电压经过比例积分环节加到比较器的同相端与加到比较器反相端的锯齿波电压进行比较，来改变DC/DC变换器中开关管栅极驱动信号的占空比，从而调节控制DC/DC变换电路的参数，实现最大功率跟踪控制，跟踪速度快、控制精度高。
【IPC分类】G05F1-67
【公开号】CN104765403
【申请号】CN201510090350
【发明人】王立华, 魏学业, 覃庆努, 王桂海, 郭华, 丁政开
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年4月8日
【公告号】CN103995558A, CN103995558B