基于自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)抗干擾PSO的光伏群體MPPT控制

陳宏+王偉 馮煒 唐海國(guó) 冷華

摘要：光伏發(fā)電已成為新能源發(fā)電的主要研究方向，但當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生突變或由于遮擋使光伏陣列出現(xiàn)陰影時(shí)，傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）算法會(huì)出現(xiàn)誤判或因陷入局部最大功率點(diǎn)等問(wèn)題而失效。針對(duì)這些問(wèn)題，提出了一種自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)的粒子群（PSO）算法，并采用一個(gè)MPPT控制器同時(shí)實(shí)現(xiàn)多支路光伏陣列群體MPPT控制。最后，通過(guò)仿真驗(yàn)證所提控制策略的有效性。結(jié)果表明，自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)PSO群控方法振蕩小，可實(shí)時(shí)精準(zhǔn)跟蹤最大功率點(diǎn)，控制電路較為簡(jiǎn)單，降低系統(tǒng)控制成本。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；最大功率點(diǎn)跟蹤；自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)粒子群；群體控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TK513.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.10036199.2017.01.010

1引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，能源的需求也正以遞增趨勢(shì)快速發(fā)展。建筑光伏發(fā)電和大規(guī)模集中式發(fā)電給光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)更是帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。現(xiàn)在，較為常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法主要有擾動(dòng)觀(guān)察法、恒定電壓法、電導(dǎo)增量法等[1-2]，這些方法均簡(jiǎn)單易行但精度不高。為擴(kuò)寬MPPT的適用范圍，各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)常用算法進(jìn)行了大量的研究改進(jìn)[3-6]。然而，光伏陣列因建筑物及其周邊設(shè)施的遮擋會(huì)出現(xiàn)不同的陰影面積，再加之本身安裝布局和朝向的不同，使其工作于不同的最大功率點(diǎn)，較為常用的串并聯(lián)集中式結(jié)構(gòu)很難對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行較好跟蹤，將其拆分使每個(gè)支路都有一個(gè)MPPT控制器的控制方法效果好，但增加了系統(tǒng)成本。

近年來(lái)，PSO算法被廣泛應(yīng)用于MPPT控制中。而對(duì)于復(fù)雜環(huán)境條件的變化，提高PSO算法性能更是勢(shì)在必行的。文獻(xiàn)[7-8]提出在環(huán)境突變時(shí)，將粒子群算法重新初始化來(lái)尋找最大功率點(diǎn)。但是，這種初始化方法具有相同粒子值，對(duì)系統(tǒng)的震蕩較大。文獻(xiàn)[9]提出的PSO算法能跟蹤陰影條件下的全局最大功率點(diǎn)，但在光照快速變化時(shí)卻失效。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)PSO算法，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境和環(huán)境突變情況下并采用一個(gè)MPPT控制器同時(shí)實(shí)現(xiàn)多支路光伏陣列群體MPPT控制，實(shí)時(shí)快速精準(zhǔn)跟蹤最大功率點(diǎn)的同時(shí)簡(jiǎn)化控制電路，降低控制系統(tǒng)的裝置成本和集成成本。

1PSO自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)策略

PSO算法廣泛用于光伏發(fā)電MPPT控制中。粒子群算法中各粒子位置、速度公式為

4總結(jié)

本文通過(guò)分析光伏電池輸出特性引入線(xiàn)性因子，提出一種自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)PSO算法，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，可準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境變化下MPPT控制，進(jìn)而將自適應(yīng)線(xiàn)性調(diào)節(jié)PSO算法應(yīng)用到光伏群體控制中，在群控中通過(guò)Boost電路的設(shè)計(jì)，僅采用一個(gè)MPPT控制器就可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多支路光伏陣列群體MPPT控制。該方法可簡(jiǎn)便易行，減少系統(tǒng)的成本，為提高建筑光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定快速、簡(jiǎn)便控制提供了新思路。

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