[发明专利]一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置

说明书

一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置，属于光伏发电技术领域。本发明包括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、监控显示单元和负载，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、设有PSO改进算法的PSO控制器，执行单元包括依次相连的PWM控制器、占空比和Boost DC/DC电路。本发明通过对光伏阵列输出的电压、电流等参数进行采样，采取PSO改进算法对这些参数进行迭代搜索，向PWM控制器输送最佳数据，PWM控制器自动寻优输出占空比信号，不断调节占空比，控制Boost DC/DC电路中开关管的导通，调整输出电压，使光伏阵列功率工作点发生变化。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体是涉及一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置。

背景技术

太阳能具有清洁、安全、取之不尽和用之不竭等特点，成为新能源研究的热点之一。然而，太阳能光伏组件电源稳定性不高，温度、光照和负载的变化均会引起太阳能光伏电池输出功率的变化。为提高太阳能利用效率，需要对其进行最大功率点跟踪(MaximumPower Point Tracking，简称MPPT)。在太阳能实际发电过程中，光伏(Photovoltaic，简称PV)模块为了获取比较大的输出电压，一般采取将多个光伏模块串联的方式，组成光伏阵列。假如太阳能光伏阵列中，每个光伏模块均受到一样的太阳辐射，那么太阳能光伏阵列输出的最大功率等于所有光伏模块的功率之和。在光伏正常状况下，传统MPPT控制方式是一种较为有效的控制方法，能够满足对太阳能光伏最大功率点跟踪。

太阳能光伏在实际环境使用过程中，光伏阵列的周围会出现建筑物、云层、树木等遮挡物，形成阴影状况，此时太阳能光伏阵列的P-U(功率-电压)曲线就会出现对个峰值，使得传统MPPT最大功率寻优工作陷入追求局部极大值，反复震荡，而非全局最大值。最大功率点跟踪控制算法失效，不能正确追踪到最大功率点。在这种情况下，采用常规算法如扰动观察法、电导增量法等，均实现不了最大功率点的跟踪。

粒子群优化(Particle Swarm Optimization,简称PSO)算法具有较好的多峰全局寻优能力，能够应用到太阳能光伏局部阴影的最大功率点跟踪。但是，目前PSO光伏MPPT控制多采用固定的惯性权重和学习因子，经常出现收敛速度不足、局部寻优和搜索精度低的不足。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种改进粒子群算法的光伏MPPT装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：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，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。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，所述PSO控制器的PSO改进算法为：