基于粒子群融合变步长扰动观察的光伏发电系统MPPT算法研究

发布时间：2017-12-12 10:27

  本文关键词：基于粒子群融合变步长扰动观察的光伏发电系统MPPT算法研究

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【摘要】：由于化石能源的枯竭和以雾霾、全球变暖为代表的恶劣天气的频发,新能源发电越来越受到世界各国的青睐。如今,光伏发电作为新能源的主力,在我国的装机总量已经达到77.42GW,位列世界第一。而在光伏发电系统中,光伏阵列的输出功率受外界温度和光照强度的影响较大,还经常伴有云层局部遮挡,功率-电压曲线不够稳定。因此,研究光伏发电系统中的最大功率点跟踪算法,是提高光伏发电效率的关键。考虑环境改变及局部阴影遮挡对光伏阵列的功率-电压曲线的影响,本文提出了新的MPPT算法,并且利用仿真和实验验证了该算法的可靠性和优异性。首先,针对光伏阵列在局部阴影遮挡下,其输出功率-电压曲线展现出多峰值的情况,提出了一种快速、稳定且能够全局寻优的最大功率点跟踪算法,即粒子群融合变步长扰动观察算法,该算法在第一阶段将粒子群优化算法改进,使其能够在一定的迭代次数下稳定、全局地更新所有粒子的速度和位置,接近最大功率点;接着第二阶段对传统的变步长扰动观察法进行改进,采用以Fibonacci数列作为步长改变的依据并且优化其加速因子,使其与第一阶段算法很好的衔接,同时还能够快速得到功率的最佳解,最后在各个阶段的算法后设置了算法运行终止条件,在算法的最后设置了重启条件。其次,针对不同算法在不同阴影率遮挡光伏阵列时,功率变化情况不同的问题,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,模拟了两种遮阴情况,从静态遮阴到动态遮阴分别绘制了不同的MPPT算法的功率-时间曲线以及占空比-时间曲线,对比了传统的智能算法以及传统的变步长扰动观察算法,验证了新提出的算法在精度与速度上的明显提升。除此之外,在LabVIEW中搭建了本文复合控制算法的仿真界面,将该算法进行图形化编程和演示,最终得出该算法的追踪数据和追踪效果图。为了验证该复合控制算法在实际光伏发电系统中的表现,设计了光伏发电系统MPPT实验平台,配置了Boost电路的参数,设计了以DSP2812为核心的控制电路以及其他采样电路、保护电路、驱动电路等外围硬件电路。在上位机中,使用CCS3.3完成了主程序、采样程序等软件的编程。最后对比传统的算法,经过多次重复实验,证明了算法在优化成功次数、最大功率、到达最大功率的时间上均具有优势,最终确定了算法的可行性和先进性。无论是仿真结果,还是实验结果均表明,在复杂光照条件下,粒子群融合变步长扰动观察法可以应对功率-电压曲线的多极值情况。同时表明了该算法不仅动态性能好、追踪速度快,而且能够稳定地、有效地提高光伏阵列的发电效率,对今后光伏发电系统的发展具有重要意义。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM615;TP18

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本文编号：1282166