一种元启发式改进沙猫群优化算法的局部阴影阵列MPPT方法

本发明涉及光伏发电，特别是涉及一种元启发式改进沙猫群优化算法的局部阴影阵列mppt方法。

背景技术：

1、元启发式的群体智能优化算法具有跳出局部最优解的能力，能够解决非线性问题，有很强的全局搜索能力目前群里智能优化算法广泛应用于太阳能光伏板发电最大功率跟踪上，能够实现快速响应和全局收敛，避免陷入极值。目前，在整个光伏发电系统中，光伏电池技术和光伏电能变换控制技术是两大主要支撑技术，其中光伏电能变换控制技术中，最大功率点追踪(mppt)追踪算法又是主要支撑技术之一，传统的mppt算法如，扰动观察法，电导增量法，短路电流比例系数法，滑膜极值搜索等等算法，只能针对光伏阵列无遮挡，均匀光照下的最大功率点追踪，容易陷入光伏阵列输出功率局部最优解，不能实现最大功率点追踪，光伏组件受到云层，屋顶，灰尘，树叶等外部条件发生遮挡时，光伏阵列的输出特性p-u曲线将会出现多个极值点，此时传统算法陷入局部最优，不具备全局跟踪能力，如何在遮蔽与无遮蔽情况下能快速追踪到全局最大功率点，且追踪时间不受遮蔽情况复杂等因素的影响，是目前光伏阵列最大功率跟踪方法中需要不断解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种可以缩短光伏阵列最大功率点追踪时间，提高全局收敛精度，全局收敛稳定性，能够迅速缩小搜索区域，实现全局最优，可适应光伏阵列在不同遮蔽情况下出现多峰值情况时的一种元启发式改进沙猫群优化算法的局部阴影阵列mppt方法。本发明解决上述问题的技术方案是：

2、一种元启发式改进沙猫群优化算法的局部阴影阵列mppt方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、1)初始化沙猫种群数量为4，对应每只沙猫的初始位置为0.1，0.3，0.5，0.7，同时设定沙猫的位置的xi范围为0-0.8，设置最大迭代次数20次。

4、2)迭代一次后计算并存储四只沙猫分别每只对应的适应值，根据每只沙猫对应的适应值大小找到当前迭代的最优沙猫位置。

5、3)通过4只沙猫位置对应的适应值，判断这四只沙猫适应值是否都同时满足我们所设置的迭代精度，如果四只沙猫都满足我们迭代精度则代表已经追踪到全局最优，此时可以直接跳出我们的循环，输出此时的占空比。

6、4)此时初始化我们的参数sm，rg，其中rg＝sm-(2*sm*iterasi/(2*maxiterasi))，sm模拟了沙猫的听觉特性，rg随着迭代过程的进行从sm线性地降低为0，以逐渐靠近猎物而不会丢失或跳过。因为为了搜索猎物，sm通常设置为2，是当前的迭代次数，maxiterasi是所设置的最大迭代次数。

7、5)进入算法位置更新步骤，对于每一只沙猫，我们都必须取一个随机角度θ，利用公式r＝2*rg*rand()-rg，参数rg和r的自适应值确保了开发和勘测，这些参数允许在两个阶段无缝切换。r是控制开发和勘测之间的主要参数，如果r绝对值小于1进入开发阶段，否则进入勘探阶段，不同阶段位置更新不同，更新公式如下：

8、即

9、

10、其中p为：

11、

12、式子中的i代表第几个沙猫，t代表迭代次数，x代表沙猫的位置，代表上一次迭代种群中最好沙猫的位置。θ代表沙猫随机的运动方向，角度介于0-360°之间，这个随机角也用于避免局部最优值。其中r2＝rg*rand()，表示每只猫的灵敏度范围，用于勘探或开发阶段的位置更新。

13、这里需要判断沙猫更新后的位置时候在0-0.8之间，超出范围则需要将沙猫位置限制在0-0.8之内。6)四只沙猫都需要更新位置后，算完成一次迭代。更新迭代次数，rg，r2，r。返回步骤2)进行下一

14、次迭代。当满足最大迭代次数时或者步骤3)则停止迭代，输出最优沙猫位置。

技术特征：

1.一种元启发式改进沙猫群优化算法的局部阴影阵列mppt方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

2.如权利要求1中步骤1)设置的沙猫群数量为四只，以及固定的初始沙猫位置，以及沙猫群的位置范围0-0.8之间，则是综合考虑追踪速度，精度，以及dc/dc变换器等实际工作情况而确定的参数值。

3.如权利要求1中步骤4)sm模拟了沙猫的听觉特性，通常取2，但是本文经过验证将该值设置为0.5，才能够更好的确定沙猫运动速度，并且位置更新正常，能够实现全局寻优。

技术总结
本发明涉及一种元启发式改进沙猫群优化算法的局部阴影阵列MPPT方法，目前针对在光伏系统中光伏组件受到云层，屋顶，灰尘，树叶等外部条件发生遮挡时，光伏阵列的输出特性P‑U曲线将会出现多个极值点，传统的MPPT算法容易陷入光伏阵列输出功率局部最优解，不能实现最大功率点追踪，本发明能够针对光伏阵列出现局部阴影情况时，通过改进沙猫群优化算法运用最大功率点追踪技术，调整我们DC/DC主电路开关管的占空比，使得DC/DC电路等效负载与光伏阵列的等效负载相匹配，能够避免局部最优值，从而输出全局最大功率点，来提高光伏阵列的发电量与光伏电站的经济性。

技术研发人员：章文峰,王海林,吴桐,刘小平,王汗
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16