[发明专利]一种光伏发电系统及光伏阵列最大功率点跟踪控制方法

说明书

本发明涉及一种光伏发电系统及光伏阵列最大功率点跟踪控制方法，该方法根据采集光伏阵列的各个光伏板输出的电压和电流；光伏阵列的各个光伏板对应光伏阵列的各个输出点；并以光伏阵列输出为种群，以光伏阵列的各个输出点为个体，以光伏阵列输出点的功率为适应度函数，采用自适应差分进化方法对光伏阵列的输出功率进行全局跟踪，直至筛选出光伏阵列的最大功率输出点。本发明能够通过自适应差分进化算法快速准确的寻找到光伏阵列发电的最大功率点，从而提高发电效率并降低系统功耗。该方法在寻找最大功率点方面，克服了其他算法中容易出现的振荡问题，增强了系统的稳定性。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电系统及光伏阵列最大功率点跟踪控制方法。

背景技术

光伏阵列是太阳能光伏发电系统电能的来源，能否充分发挥光伏阵列的效用对整个太阳能光伏发电系统具有重要的作用。光伏阵列的输出功率是其所受光照强度、器件结温的非线性函数。即使在外部环境稳定的情况下，光伏阵列的输出功率也会随着外部负载的变化而变化，只有当外部负载与光伏阵列达到阻抗匹配时，光伏阵列才会输出最大功率，此时的工作点称光伏阵列的最大功率点(Maximum Power Point，MPP)。为了充分发挥光伏阵列的效能，需根据外部环境和负载情况不断调节光伏阵列的工作点使其输出最大功率，将此功率调节过程称为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。

MPPT是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏电池板能够输出更多电能的电气系统。如果负载与太阳能电池直接相连接，当光照或者温度变化时，负载的工作点偏离最大功率点，系统输出功率下降，负载就不能获得最大功率。为了使光伏电池在各种温度以及光照条件下都能将发出的功率最大限度地输出给蓄电池，可以在光伏电池和蓄电池之间设置一个控制单元以实现光伏电池功率的最大输出，这相当于在太阳能电池与负载之间接入一个阻抗变换器，使得负载的输入阻抗与太阳能电池的输出阻抗总是处于最佳的匹配状态，从而得到最大输出功率。

目前，常用的MPPT方法包括：电流检测法、恒定电压法、滞环比较法、最优梯度法、电导增量法、模糊控制法等，这些方法都能够在一定程度上实现MPPT算法的效果，但是效果都不够理想。例如，恒定电压法所依据参数与外界环境有关，跟踪效果并不理想；模糊控制法需要以专家经验为基础，而一般来说专家经验并不完备；最主要的是，这些跟踪算法都存在着一定程度的震荡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏发电系统及光伏阵列最大功率点跟踪控制方法，用以解决现有技术中的跟踪算法存在震荡而导致跟踪效果不好的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种光伏阵列最大功率点跟踪控制方法，包括如下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

采集步骤：采集光伏阵列的各个光伏板输出的电压和电流；其中，光伏阵列的各个光伏板对应光伏阵列的各个输出点；

跟踪步骤：以光伏阵列输出为种群，以光伏阵列的各个输出点为个体，以光伏阵列输出点的功率为适应度函数，采用自适应差分进化方法对光伏阵列的输出功率进行全局跟踪，筛选出光伏阵列的最大功率输出点；其中，光伏阵列输出点的功率为对应电压和电流的乘积；

控制步骤：根据最大功率输出点对负载进行控制。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述自适应差分进化方法的步骤包括：

1)以适应度函数对种群中的个体进行筛选，将适应度函数值小于该轮设定适应度阈值的个体进行淘汰，得到该轮的种群；

2)更新变异因子和交叉因子，利用更新后的变异因子和交叉因子对该轮的种群中的个体进行变异和交叉操作，得到筛选的种群；