[发明专利]一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置

权利要求书

1.一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，包括DSP控制单元、数据采集单元、执行单元、太阳能光伏阵列输入单元、监控显示单元、以及负载，其特征在于，所述DSP控制单元包括开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、中央处理器、以及设有PSO改进算法的PSO控制器，所述中央处理器分别连接开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和PSO控制器，所述PSO控制器与模拟量输出模块相连，所述执行单元包括依次相连的PWM控制器、占空比和Boost DC/DC电路，所述PWM控制器连接模拟量输出模块，所述太阳能光伏阵列输入单元通过Boost DC/DC电路与负载相连，所述数据采集单元分别连接太阳能光伏阵列输入单元、模拟量输入模块和Boost DC/DC电路的输出端，所述监控显示单元连接DSP控制单元。

2.根据权利要求1所述一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，其特征在于，所述数据采集单元为传感器，采集太阳能光伏输入电流信号、太阳能光伏输入电压信号、太阳能光伏输出电流信号、太阳能光伏输出电压信号、光照强度信号、以及环境温度信号。

3.根据权利要求1所述一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，其特征在于，所述监控显示单元包括液晶显示器和按键，所述按键与液晶显示器相连，所述液晶显示器通过总线网络与DSP控制单元相连。

4.根据权利要求1所述一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，其特征在于，所述PSO控制器的PSO改进算法为：

S1：粒子初始化设置，赋予每个粒子一个速度来决定它们“飞行”的方向和距离，使粒子追随当前的最佳位置在解空间中搜索；

S2：系统参数采样，实时采集太阳能光伏输入电流信号、太阳能光伏输入电压信号、太阳能光伏输出电流信号、太阳能光伏输出电压信号、光照强度信号、环境温度信号，并将这些电量信号传输至DSP控制单元，为PSO改进算法提供控制依据；

S3：适应度函数建立，将各种参数进行初始化后，推导出光伏MPPT适应度函数；

S4：粒子的全局和个体最优位置确定，确定每个粒子的适应度值，找出当前粒子群的群体最优和个体最优位置；

S5：惯性权重递减优化，在惯性权重算法初期，赋予一个较大的正值，随着空间搜索进行，逐步降低惯性权重线性；

S6：控制策略优化，通过学习因子调节粒子向个体极限“飞行”的比重、调节粒子向群体极限“飞行”的比重，从而动态线性调整控制策略；

S7：粒子速度和位置的更新，根据惯性权重和学习因子更新粒子的速度和位置；

S8：判断是否结束，判断是否满足结束条件，若满足，则结束PSO改进算法的运行，输出最大功率点的最佳数据；若不满足，继续循环。

5.根据权利要求1所述一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，其特征在于，所述PWM控制器的实施步骤为：利用PSO控制器的PSO改进算法计算出最大功率点的最佳数据，并以此输出最佳的占空比信号，通过调节占空比大小，控制Boost DC/DC电路中开关管的导通时间，调整输出电压，使MPPT功率输出不断靠近最大功率点的最佳数据。

6.根据权利要求5所述一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，其特征在于，所述PWM控制器的具体实施步骤为：

步骤1：以PSO改进算法经过多次迭代产生的最大功率点的最佳数据为初始数据，确定功率变化量允许最小值mP和电压变化量允许最小值mV；

步骤2：计算功率变化量△P的绝对值，并判断是否小于功率变化量允许最小值mP；若否，转到步骤4；若是，转到步骤3；

步骤3：计算此时电压变化量△V的绝对值，并判断是否大于电压变化量允许最小值mV；若否，转到步骤6；若是，转到步骤4；

步骤4：确定扰动步长△D；

步骤5：进行步长自适应调整，计算更新占空比；

步骤6：获得最佳占空比，控制Boost DC/DC电路中开关管的导通时间，调整输出电压，使MPPT功率输出不断靠近最大功率点的最佳数据，从而获得MPPT最大功率输出效果。