[发明专利]一种基于随机蛙跳全局搜索算法的局部阴影光伏阵列MPPT控制

说明书

本发明公开了一种基于随机蛙跳全局搜索算法的局部阴影光伏阵列多峰最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制方法，以光伏阵列的输出电流作为算法的粒子，以光伏阵列的功率作为算法的适应度函数，通过随机蛙跳全局搜索算法这种新型快速且全局的搜索技术，高效而准确的找到光伏阵列的全局最大功率点，然后通过PWM占空比控制Boost电路来实现最大功率点跟踪。本算法可解决局部阴影下具有多峰输出特性的光伏阵列MPPT控制容易陷入局部最大功率点的难题，能准确找到全局最大功率点，并且寻优能力强，搜索精度高，易于编程实现。

技术领域

本发明涉及一种局部阴影光伏阵列多峰MPPT控制方法，特别涉及一种基于随机蛙跳全局搜索算法的局部阴影光伏列阵多峰MPPT控制。

背景技术

伴随太阳能发电的普及，光伏阵列的运行环境变的越来越复杂，局部遮荫导致光伏阵列输出特性曲线出现了多个极值点，影响了光伏阵列的输出效率，甚至出现热斑现象而损坏光伏电池。为了使光伏系统工作在最大功率点，提高系统效率，需采用有效的多峰最大功率点跟踪算法。

传统的最大功率点跟踪算法(如固定电压法、扰动观察法及增量电导法等)能较好地寻找均匀光照条件下最大功率点。但是在局部阴影光照条件下，光伏阵列的功率电压曲线出现多个峰值点，常规的最大功率点跟踪算法由于陷入局部极值点，不能准确跟踪到最大功率点。随着智能控制方法的兴起，以粒子群算法等为代表的智能控制方法已成为现代控制理论的典型代表，被用于局部阴影下光伏列阵多峰MPPT控制问题，但这些算法的随机参数多，收敛速度较慢，处理不好时可能陷入局部极值，最大功率点处会出现振荡。

发明内容

本发明的目的：针对局部阴影下光伏列阵MPPT现有控制技术的问题，提出一种调节参数少、搜索速度快、寻优能力强且稳定的基于随机蛙跳全局搜索算法的局部阴影光伏阵列多峰MPPT控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现的：

一种基于随机蛙跳全局搜索算法的局部阴影光伏列阵多峰MPPT控制，包括如下的步骤：

步骤101：实时采集光伏列阵的环境温度T和光照强度S；

步骤102：根据当前各个光伏列阵的环境温度T和光照强度S，采用随机蛙跳全局搜索算法迭代搜索出光伏列阵的总最大功率点；

步骤103：将随机蛙跳全局搜索算法迭代搜索出光伏列阵的总最大功率与光伏列阵实际输出的功率作差，其偏差值通过模糊PI控制算法得到PWM占空比控制量，用于产生PWM波；

步骤104：利用PWM波来控制Boost电路，使光伏列阵稳定工作在最大功率点上；

所述步骤102中采用随机蛙跳全局搜索算法迭代搜索出光伏列阵的总最大功率点的方法为：

全局搜索步骤：

步骤2010：输入各个光伏列阵的环境温度T和光照强度S，设置算法蛙群(控制变量I)的总数量H；

步骤2020：对SFLA算法进行初始化，随机产生初始蛙群个体的初始位置E和初始速度V；

步骤2030：对群体中的蛙个体，根据光伏列阵的功率计算适应函数得出各个种群蛙个体对应的功率P(适应值)；

步骤2040：根据功率P的大小进行降序排列，选出种群中的最优个体P_gbest，并且将蛙群分成族群，把H个蛙分配到m个族群中去，每个族群包括n个蛙个体。例如(当m＝3时，第1,2,3只青蛙会被依次分配到第1,2,3个族群中，第4,5,6也会被依次分配到第1,2,3个族群中，依此类推)；

步骤2050：局部搜索过程，即：根据随机蛙跳算法的算法公式，在每一个族群中进行进化；