考虑局部遮阴的光伏PSO-MPPT控制MATLAB仿真

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简介

光伏电池阵列的输出特性曲线不是线性变化的。当光伏电池遮荫时,产生的功 率会不断变化,致使光伏电池阵列的输出功率不断变化,其输出特性曲线呈现多峰值的现象。

多峰值 MPPT 技术的产生是由于光伏发电系统的失配问题导致的。当光伏发 电系统处于失配状态时,其 P-U 输出特性曲线会变成一条多峰值的曲线,导致传统的单峰值 MPPT 控制算法跟踪到的最大功率点极有可能只是局部的极大值点, 并不是全局的极大值点,即造成算法失效;从而致使光伏发电系统的输出功率降低, 发电效率下降。

传统的光伏 MPPT 算法,如扰动观察法和电导增量法等,因其自身原理的缺陷,在太阳辐照度 不均匀的情况下易陷入局部解。为了解决陷入局部最优问题,近年来,国内外 研究 者 们 通 过 对 粒 子 群 优 化 ( particle swarm optimization,PSO) 算法的学习,针对光伏阵列 MPPT 进行了大量的研究。

粒子群算法的参数设置有着重要意义,可直接决定终止时间以及精确度。 为符合具体的目标要求合理设置参数,将详细介绍粒子群算法中参数的设置规 则如下:

(1)种群规模N:种群规模的大小直接影响算法的收敛时间。N比较小 则收敛时间较短,但算法很有可能陷入局部极值;N比较大时算法复杂度增

加,但精确性能够得到提高。

(2)粒子的最大速度Vmax:Vmax偏大则相应的算法寻优速度快,但是容 易发散越过最优值。尽管Vmax过小不会错过最优解,但粒子搜寻速度过慢并且

容易难于摆脱局部最优,降低算法效率。

(3)惯性权重w:惯性权重是粒子群算法中最为重要的研究参数,决定了当前粒子速度对于上代粒子的继承度,本章采用自适应惯性权重能够兼顾粒子的局部与全局寻优能力。在初始阶段采用较大的w能够防止算法陷入局部最 优,在算法后期采用较小的w提升收敛速度使收敛更加平稳。

(4)学习因子c1和c2:c1反映粒子趋向个体极值的比重,c2反映粒子趋向全局极值的比重。学习因子比较小时,粒子在接近目标区域时被拉回;学习 因子较大时,粒子搜索速度太快导致越过目标地区。

(5)空间维数E:待寻优问题中的变量的个数决定了空间的维数。 (6)适应度函数:通常直接将目标函数设为适应度函数。

对于光伏阵列系统采用粒子群算法寻找光伏阵列系统的最大功率点,将目 标函数设定为光伏阵列系统的输出总功率,粒子的位置表示光伏阵列的输出电 压值。

仿真模型

PSO-MPPT

U/V特性曲线

输出功率

参考文献

基于改进MPPT算法的局部阴影光伏阵列系统的研究------赵娟

光伏发电系统中多峰值 MPPT 控制算法研究------高震

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