粒子群优化算法在光伏阵列多峰最大功率点跟踪中的应用

局部阴影情况下,光伏阵列功率-电压(P-U)特性曲线呈现多个极值点,传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法会失效。研究了粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)在光伏阵列(photovoltaic array)多峰MPPT中的应用,该方法根据多峰P-U曲线的特性,提出将粒子初始位置分散定位在可能的峰值点电压处这一新思路,保证了粒子群算法不会陷入局部极值点且不会错过任何极值点。设置了粒子群算法的参数,同时提出有效的迭代终止策略,能够避免系统趋于稳定时的功率振荡。最后通过仿真验证了该算法在有、无阴影情况下均能够快速且准确地跟踪最大功率点,有效地提高了光伏阵列输出效率。     

基于极值搜索算法的光伏系统MPPT控制

在分析太阳能光伏阵列工作特性和常规最大功率点跟踪(MPPT)及控制方法基础上,研究了一种基于极值搜索算法的光伏系统MPPT控制方法。该算法与现有方法比较,可在外部环境突变的情况下,快速准确地跟踪光伏阵列的最大功率,具有良好的动态性能。基于该方法设计出光伏发电MPPT的控制系统,并通过仿真与样机实验与常规MPPT算法进行了对比分析。分析结果显示,极值搜索算法可快速、精确地跟踪光伏系统最大功率点,且动态特性良好。     

基于改进粒子群算法的光伏最大功率跟踪研究

在局部阴影情况下,带有旁路二极管的光伏阵列P-U呈现多峰特性,导致常规的最大功率点跟踪方法失效。针对多峰值问题,在建立和分析光伏阵列P-U特性曲线的基础上,提出了采用自适应变异粒子群算法进行光伏阵列的最大功率点跟踪方法。该算法根据光伏阵列在局部阴影时P-U曲线上功率极值点的分布特点初始化种群,在传统粒子群算法基础上,通过引入自适应权因子和变异机制来加速算法收敛及防止算法陷入局部极值。仿真测试表明,提出的改进方法能够快速有效地实现光伏局部阴影下的最大功率点跟踪,相比于粒子群算法,可有效避免陷入局部极值点,收敛速度更快,且具有应对太阳光照变化的能力,提高了局部阴影时光伏发电的效率。     

基于电压扫描和电导增量法的局部遮荫条件下多峰MPPT方法

传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)方法在均匀辐射条件下效率较高,但由于光伏阵列与辐射、温度之间的强非线性特性,在局部遮荫条件下阵列的多峰特性易使传统的MPPT方法陷入局部极值,无法有效追踪最大功率。建立了局部遮荫条件下的光伏阵列模型,针对局部遮荫产生的多峰情况,采用电压扫描比较的方法确定最大功率点附近的电压,并以此电压值作为变步长电导增量法的初始值进行搜索,最终确定最大功率点的位置。该方法避免了在多峰条件下最大功率点跟踪陷入局部极值,实现了有效跟踪。     

基于分数阶极值搜索的光伏最大功率跟踪控制

针对光伏阵列获取最大功率点过程动态响应速度和稳态跟踪精度二者之间不能达到平衡的问题,提出一种基于分数阶极值搜索控制(FO-ESC)的光伏阵列最大化功率点跟踪方法。该方法主要利用分数阶理论提高极值搜索过程的收敛速度和鲁棒性;与整数阶极值搜索控制(IO-ESC)相比,其降低了算法的复杂性。为了验证所提方法的有效性,在Matalb/Simulink中搭建仿真模型进行仿真分析。结果表明,所提方法与IO-ESC相比具有更快的收敛速度和鲁棒性,能够应用于光伏发电工程。     

基于PSO优化BPNN估计光伏阵列MPPT控制系统研究

为了充分利用光伏阵列转换能量,提高光伏阵列的发电效率,在分析光伏阵列的伏安特性及最大功率点跟踪(MPPT)原理的基础上,提出了一种基于粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BPNN)的建模方法,并用这种改进的神经网络构建了光伏阵列的动态模型.通过PSO-BPNN模型拟合光伏阵列输出功率与输出电压的非线性关系,实现了对光伏阵列的最大功率点跟踪.Matlab/Simulink仿真及在线测试结果表明:基于PSO-BPNN估计的光伏阵列MPPT控制系统能快速、精确地跟踪光伏阵列的最大功率点,改善了BP神经网络收敛速度慢,易陷入局部极值,建模精度不高的缺点,提高了系统的稳定性和能量转换效率,是研究光伏发电这个复杂非线性系统的一个可行办法.     

局部阴影下光伏阵列MPPT控制方法的研究

光伏阵列在局部阴影条件下,其输出P-V特性曲线将呈现多个功率峰值。为了追踪到全局最大功率点,对局部阴影条件下光伏阵列输出P-V特性曲线进行了深入分析,对各功率极值点对应电压和被遮挡的光伏组件个数及光照强度之间的关系进行了研究。得出了相邻功率极值点对应电压之差的最小值为0.8Uoc(Uoc为单个光伏组件的开路电压)等规律,在这些规律的基础上,提出了一种新的最大功率点跟踪方法,能够快速、准确地跟踪到全局最大功率点。应用MATLAB软件搭建了仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

梯度与极值搜索复合算法的多峰值MPPT控制

当多个光伏组件串联组成的光伏阵列被部分遮挡时,带有旁路二极管的光伏组件会呈现出多峰值的输出特性,此时基于单峰值的最大功率点跟踪(MPPT)算法易陷入局部最优点从而导致寻优跟踪失败。为得到全局最大功率点(GMPP),需采用多峰值MPPT算法。提出一种结合梯度法和极值搜索(ESC)法的多峰值MPPT复合算法。该算法用梯度法搜索到第一个峰值附近的功率点,以该点为ESC法的起始点搜索出局部最大功率点(LMPP),再利用该LMPP为起始点进行迭代搜索,直到获取GMPP。与传统多峰值MPPT算法相比,该复合算法能快速准确地跟踪光伏阵列的最大功率点(MPP),具有良好的动态性能。     

一种新型光伏系统最大功率跟踪算法的研究

为了能够更有效地提高光伏发电系统的最大输出功率,根据光伏阵列的输出特性,建立了光伏阵列的数学模型.在变步长电导增量法(INC)的基础上,提出了一种通过极值点判断系统的工作步长是固定步长模式还是变步长模式,并且能根据系数N自动调节步长大小来跟踪最大功率点的新型最大功率跟踪控制算法( MPPT).在Matlab/Simul...     

结合量子粒子群算法的光伏多峰最大功率点跟踪改进方法

光伏阵列在局部阴影时的P-U曲线呈现多峰特性,需要设计光伏多峰最大功率点跟踪方法,以实现光伏发电最大功率输出,提高光伏发电效率。相比粒子群优化算法,量子粒子群优化算法具有收敛速度更快和全局收敛性等优势。提出了一种基于量子粒子群优化算法的光伏多峰最大功率点跟踪改进方法。该方法采用量子粒子群优化算法实现最大功率点的全局搜索;根据光伏阵列在局部阴影时P-U曲线上功率极值点的分布特点初始化种群中的粒子总数及其电压;并根据量子粒子群优化算法收敛时粒子自身最优位置的特点,提出了更适合光伏多峰最大功率点跟踪的收敛判据。仿真测试表明,提出的改进方法能够快速有效地实现光伏多峰最大功率点跟踪,收敛速度更快,避免了不收敛的问题,且具有应对光照情况变化的能力,提高了局部阴影时光伏发电的效率。     

基于模拟退火粒子群算法的波浪发电系统最大功率跟踪控制

波浪发电系统最大功率点跟踪控制中,传统粒子群算法存在早熟收敛和局部搜索能力不足问题,为此提出基于模拟退火算法的粒子群优化方案。该算法每次更新粒子的速度和位置时,通过比较当前温度下各个粒子的适配值与随机数的大小,从所有粒子中确定全局最优解的替代值,从而使粒子群算法在发生早熟收敛时能够跳出局部最优并快速找到全局最优解。仿真结果表明,与传统粒子群优化算法相比,模拟退火粒子群算法可有效避免波浪发电系统陷入局部最大功率点,并快速实现全局最大功率跟踪,提高了波浪能捕获率。     

基于局部阴影下光伏阵列电流特性的最大功率点跟踪算法

光伏发电作为目前太阳能利用的主要形式,容易受到局部阴影的影响,其P-V输出特性曲线呈现多峰特点,使得常规的最大功率点跟踪方法难以准确跟踪到全局最大功率点。通过充分利用局部阴影下光伏阵列最大功率点电流与短路电流之间近似的比例关系,提出一种三步骤全局最大功率点跟踪算法,该算法能够快速准确地跟踪到系统全局最大功率点,且不需要任何附加硬件电路。以1k W的Boost变换器为实验平台,将所提出算法和常规全局搜索法的跟踪过程进行比较,证明了该算法的有效性。     

Study on maximum power point tracking of photovoltaic array in irregular shadow

Traditional maximum power point tracking (MPPT) methods can hardly find global maximum power point (MPP) because output characteristics curve of photovoltaic (PV) array may have multi local maximum power points in irregular shadow, and thus easily fall into the local maximum power point. To address this drawback, Considering that sliding mode variable structure (SMVS) control strategy have such advantages as simple structure, fast response and strong robustness, and P&O method have the advantages of simple principle and convenient implementation, so a new algorithm combining SMVS control method and P&O method is proposed, besides, PI controller is applied to reduce system chattering caused by switching sliding surface. It is applied to MPPT control of PV array in irregular shadow to solve the problem of multi-peak optimization in partial shadow. In order to verity the rationality of the proposed algorithm, the experimental circuit is built, which achieves MPPT control by means of the proposed algorithm and P&O method. The experimental results show that compared with the traditional P&O algorithm, the proposed algorithm can fast track the global MPP, tracking speed increases by 60% and the relative error decreased by 20%. Moreover, the system becomes more stable near the MPP, the fluctuations of output power is greatly reduced, and thus make full use of solar energy.     

基于SVR与扰动观察法的光伏阵列多峰值MPPT研究

当光伏组件出现局部阴影遮挡或光照不均匀时,光伏阵列的输出特性将发生改变,此时的P-U特性曲线将呈现多峰值现象,传统的基于单峰P-U特性曲线的MPPT算法将失效,很难准确地跟踪到全局的最大功率点。为解决该问题,提出了一种基于支持向量机回归与扰动观察法的MPPT融合算法。利用支持向量机的全局优化、泛化性能高的特点,结合扰动观察法的控制简单、容易实现的优点来实现最大功率点的跟踪。仿真结果表明,在真实的光照、温度及光照突变等外界条件下,该新型融合算法与传统的扰动观察法相比,光伏阵列在局部阴影下不会陷于局部峰值,能迅速准确地搜寻到全局最大功率点。     

基于人工鱼群算法的光伏阵列多峰MPPT控制策略

光伏系统在复杂应用环境下输出特性具有时变非线性、多功率极值和量测噪声的特点。人工鱼群算法具有良好的克服局部极值、获得全局最优值的能力,非常适合解决非线性多极值函数寻优问题。分析了复杂应用环境下光伏阵列输出特性,将最小二乘滤波与人工鱼群算法结合,应用于复杂应用环境下光伏最大功率点跟踪控制,削弱复杂应用环境影响,提高跟踪精度,最后通过仿真与实验验证该跟踪策略的有效性。     

Maximum power point tracking of PVsystem under partial shading conditionsthrough flower pollination algorithm

For maximum utilization of solar energy, photovoltaic (PV) power systems should be operated at the maximum power point (MPP) which can be achieved using maximum power point tracking (MPPT) methods. However, the occurrence of multi-peak on P-V curve of a PV array due to the changing environmental conditions such as being partially shaded increases the complexity of the tracking process. The global MPP cannot always be achieved by the conventional MPPT methods. Therefore a novel MPPT method for PV systems using flower pollination (FP) algorithm is proposed in this paper and the Levy flight is used to improve the convergence of FP algorithm. MPPT model of the PV system is established in MATLAB to verify the effectiveness of the proposed method, and the proposed method is compared with two well established MPPT methods. The simulation results indicate that the proposed MPPT method can quickly track the changes in external environment and effectively handle the partially shaded condition.     

一种高效光伏多峰MPPT控制算法

在局部阴影条件下,光伏阵列的输出功率会出现多峰现象,传统MPPT控制方法搜索全局最大功率点会发生寻优失效。提出了一种高效的光伏多峰MPPT控制算法。该算法基于天牛须搜索算法,通过引入随时间变化的自适应步长因子,在算法初期自动的选取较大的搜索步长,使之保持较高的全局搜索能力;中期逐渐增大步长的衰减速度,加快算法收敛;后期逐渐减小步长的衰减速度,以提高收敛精度。Matlab结果表明,该算法可有效地减小搜索时间和搜索震荡,显著提高收敛速度,同时又可大大地提高搜索精度,准确搜索到光伏最大输出功率。     

基于改进蜻蜓算法的光伏全局最大功率追踪

光伏阵列的P-U特性曲线在局部遮蔽条件下呈现多峰现象,针对传统最大功率点跟踪方法易陷入局部极值、群智能算法跟随速度慢的问题,提出一种基于蜻蜓算法和扰动观察法的改进最大功率点跟踪算法.该算法通过优化算法角色,引入Lévy飞行模式加快算法的收敛速度并提高全局搜索能力;结合扰动观察法,提出种群密度的概念,制定最优局部搜索策略...     

阴影影响下最大功率点跟踪控制(英文)

在阴影影响下,光伏阵列输出特性存在多个局部最大功率点,传统最大功率点跟踪算法不能区别真正的最大功率点。利用Matlab仿真软件对不同阵列在不同光照及温度下输出特性进行了仿真,归纳了光伏阵列在阴影下导数–电压输出特性的变化规律。研究了基于导数等效面积的最大功率点所在区间定位以及求导采样点确定方法,并在区间定位方法基础上了提出了多极值点最大功率点跟踪方法。建立基于状态方程的系统仿真模型对该文提出的算法进行了仿真验证,搭建实验平台对该文提出的最大功率点跟踪方法进行了验证。仿真与实验结果验证了所提方法的正确性。