[发明专利]一种基于参数辨识的多峰值光伏阵列最大功率点跟踪方法

摘要

本发明公开了一种基于参数辨识的多峰值光伏阵列最大功率点跟踪方法，工程中常采用四个参数的U‑I光伏电池模型，当光伏阵列由均匀光照变为局部遮挡时，首先对局部阴影条件下光伏阵列分解，然后利用实测数据对分解后的新光伏阵列进行四个参数的辨识，最后根据光伏阵列的U‑I函数，计算出新光伏阵列的各个最大功率点，比较后可获得全局最大功率点，从而实现全局最大功率点跟踪。本发明提供的追踪方法实用性较强，通过对局部阴影条件下光伏阵列分解，有效地解决了传统最大功率点追踪易陷入局部最优的问题，准确地实现最大功率输出，为光伏阵列的多峰值最大功率点追踪提供了新的方法。

主权项

1.一种基于参数辨识的多峰值光伏阵列最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对光伏阵列是否出现部分遮挡进行判定，若未出现部分遮挡，功率跟踪模块采用电导增量法进行最大功率跟踪；若出现部分遮挡，转至步骤2；步骤2，采用四个参数的U‑I光伏电池模型对光伏阵列进行分解，其中，四个参数分别为光生电流、反向饱和电流、二极管理想因子、电池串联内阻，具体为：201，通过光照强度与温度传感器检测光伏阵列受遮挡数目N1；202，根据光伏阵列的分解个数N2与受遮挡数目的关系式：N2＝N1，确定光伏阵列的分解个数N2；203，分解后新的光伏阵列表达式为：其中，i＝1,2,…,N₂，为第i个新光伏阵列的电流，为第i个新光伏阵列的光生电流，其值与光照的辐射强度成正比关系；I₀ⁱ为作用在第i个新光伏阵列的PN结上的反向饱和电流；q为单位电子电荷，q＝1.6×10^‑19C；n为二极管理想因子；k是玻耳兹曼常数，k＝1.38×10^‑23J/K；T为绝对温度，为第i个新光伏阵列的电压，R_sⁱ为第i个新光伏阵列的等效串联内阻，I_scⁱ为第i个新光伏阵列的短路电流，近似认为光生电流I_phⁱ和短路电流I_scⁱ相等；步骤3，采用实测数据对分解后新的光伏阵列进行四个参数的辨识，具体为：301，测量分解后新的光伏阵列在不同工况下的最大功率点处的电压值、电流值，并记录多组实测数据；302，根据方程组结合301中光伏阵列在任意三组不同工况下的最大功率点处的电压值和电流值，计算出第i个新光伏阵列的一组I_phⁱ、R_sⁱ、n参数值；其中，V_m0ⁱ、I_m0ⁱ是第i个新光伏阵列在标准工况下最大功率点处的电压值、电流值；V_m1ⁱ、I_m1ⁱ、V_m2ⁱ、I_m2ⁱ、V_m3ⁱ、I_m3ⁱ分别为第i个新光伏阵列在三组不同工况下的最大功率点处电压值、电流值；a_jⁱ、b_jⁱ、c_jⁱ均为参数换算系数，j＝1,2,3，且S_ref、T_ref分别为标准工况下的入射光强和工作温度，S_j、T_j分别为在不同工况下的光照强度和温度，β约等于0.217；V_thⁱ为在标准工况下的模型常数，V_th1ⁱ、V_th2ⁱ、V_th3ⁱ为三组不同工况下的模型常数，且V_thjⁱ＝kT_j/q；303，根据302中得到的第i个新光伏阵列的一组I_phⁱ、R_sⁱ、n参数值，利用第i个新光伏阵列在标准工况下最大功率点处的电压值V_m0ⁱ、电流值I_m0ⁱ以及公式计算出相应第i个新光伏阵列的I₀ⁱ参数值；304，根据301中测量的多组实测数据重复进行步骤302～303，求解出多组第i个新光伏阵列的Iphi、Rsi、n、I0i参数值，结合多组参数值获得Iphi、Rsi、n、I0i的可行解范围；305，基于遗传算法或模拟退火遗传算法对光伏阵列的参数进行辨识，得到一组优化的第i个新光伏阵列的Iphi、Rsi、n、I0i参数值；步骤4，将步骤3中辨识得到的四个参数代入分解后新的光伏阵列表达式中，得到分解后新的光伏阵列的U‑I函数；步骤5，根据步骤4得到的分解后新的光伏阵列的U‑I函数，计算第i个新光伏阵列的最大功率点P_arrayⁱ，中功率值最大的即为全局最大功率点，从而完成多峰值光伏阵列最大功率点跟踪。