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1、第36卷第5期河南科技大學學報：自然科學版V0l_36No．52015年10月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology：NaturalScience0ct．2015文章編號：1672—6871(2015)05—0057—05狼群搜索算法在光伏陣列MPPT中的應用張正文，譚文龍，潘甲，范斌(湖北工業(yè)大學電氣與電子工程學院，湖北武漢430068)摘要：光伏陣列最大功率點在外部環(huán)境條件變化時往往難以進行有效地跟蹤，而傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)方法常常會導致搜索陷人局部極值并且響應速度慢。針對此問題，本文提出
2、一種基于狼群搜索算法的最大功率點跟蹤方法。仿真結果表明：該算法能夠有效地進行全局最大功率點跟蹤，驗證了該算法的可行性。關鍵詞：光伏發(fā)電；最大功率點跟蹤；狼群搜索算法中圖分類號：TM615文獻標志碼：A0引言太陽能作為可再生綠色能源，因其無污染、低成本、易獲取的特點，已經(jīng)成為代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的首選能源。但是，在實際的應用中，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列呈現(xiàn)非線性的特征，輸出功率會隨著日照以及環(huán)境溫度的變化而變化，在不同的光照強度和環(huán)境溫度下光伏陣列有不同的輸出電壓，但是只有在某一特定的電壓下光伏陣列才能達到最大的輸出功率¨。因此，必須找到一種更為有效的最大功率點跟
3、蹤(MPPT)方法，使得光伏陣列達到最佳的轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的MPPT方法有電導增量法、擾動觀察法等，擾動觀察法結構簡單、被測參數(shù)少，電導增量法在外界環(huán)境迅速變化的時候，其動態(tài)性能和跟蹤特性要優(yōu)于擾動觀察法。但是，這兩種方法都有一個共同的問題，即步長固定。當步長過小時，光伏陣列就會長時間保持低功率輸出，達不到最大功率跟蹤的效果；但是如果步長過大，整個系統(tǒng)的振蕩就會加劇，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，隨著智能技術的大力發(fā)展，其應用領域也越來越廣泛。粒子群優(yōu)化算法(PSO)和遺傳算法(GA)逐漸應用于光伏發(fā)電領域。但是粒子群算法的搜索對象是基于理論的太陽能電池數(shù)學模型的
4、輸出功率表達式，由于理論與實際情況有一定的差距，當系統(tǒng)有擾動存在時，此方法無法根據(jù)實際情況來跟蹤最大功率點；遺傳算法具有并行搜索的能力，從解空間中多點出發(fā)搜索問題的最優(yōu)解，但是遺傳算法進行局部搜索的能力差，容易導致早熟。。這兩種方法在應用時都需要引入其他的優(yōu)化方法來確保能夠搜索到全局最優(yōu)解。因此，本文提出一種基于狼群搜索算法(WCA)的光伏陣列MPPT控制方法，對光伏陣列模塊進行最大功率點尋優(yōu)，通過與粒子群算法和遺傳算法?的比較，WCA在收斂速度和求解精確度上都有較大的提高，最后，通過Matlab／Simulink建立仿真模型，仿真實驗驗證了該算法的可行性。
5、見1太陽能電池等效電路分析根據(jù)太陽能電池的基本工作原理，在理想情況下，．光伏電池等效電路如圖1所示，其中，R是由材料電阻、I薄層電阻、電極接觸電阻及電極本身傳導電流的電阻所構成的總串聯(lián)電阻；R為旁路電阻；，為流過旁路電阻圖1光伏電池等效電路R的電流；，為負載電流，，。為光電流；R為負載；，，為逆向飽和電流。此時可得光伏電池輸出特性，負載電流為，：=—[e‘U+IsRs)一1]基金項目：湖北省科技支撐計劃基金項目(2014BAA135)作者簡介：張正文(1965一)，男，湖北黃岡人，副教授，碩士，研究方向為通訊工程、嵌入式收稿日期：2015—03—27·58·
6、河南科技大學學報：自然科學版，=十K-(T一298)]，(2)式中：為光伏電池輸出電流；U為光伏電池輸出電壓；I,h為光電流；Io,為光伏電池的暗飽和電流；K為短路電流的溫度系數(shù)；，為標準測試條件下光伏電池的短路電流；A為日照強度；T為開式溫度，K。光伏陣列的輸出特性方程為：，s=It，^一n，[ensAKTU+IsRs)一1]，(3)p。其中：It、Its分別為光伏陣列中光電池并聯(lián)和串聯(lián)的個數(shù)；A為二極管因子，A=1—5；K為波爾茲曼常數(shù)，K：1．38X10J／K；q為電荷量，q=1．6X10C。暗飽和電流：，，。=一。(4)en—K—l開路電壓：：1(+
7、1)。(5)?！?2光伏電池板MPPT控制基本原理MPPT的基本原理為：能夠?qū)崟r檢測光伏陣列的輸出功率，通過一定的算法來估計當前光伏陣列可能達到的最大輸出功率，從而改變負載阻抗來滿足當前最大功率輸出的要求。MPPT控制可以通過調(diào)節(jié)直流／直流(DC／DC)變換器的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號占空比D來調(diào)節(jié)輸入與輸出的關系，從而實現(xiàn)匹配當前所需阻抗。在光伏陣列結溫保持不變的情況下，光伏陣列的，-特性曲線如圖2所示。光伏陣列的短路電流和開路電壓易受到日照強度和溫度的影響，系統(tǒng)的工作點不固定，MPPT就是在光照和溫度變化的條件下自尋優(yōu)的過程。圖2光伏陣列／-U特性曲線
8、3基于狼群搜索算法的最大功率點跟蹤3．1狼群搜索算法
