[发明专利]基于蚁群、人工免疫混合优化算法的最大功率点跟踪光伏系统

说明书

技术领域

本发明技术方案属于电力电子技术领域，是一种基于先进人工智能算法的电源优化系统，用于光伏发电系统提高发电效率。

背景技术

由于太阳能电池阵列具有强烈的非线性特性，为保证太阳能电池阵列在任何光照和环境温度下始终可以相应的最大功率输出，通常都引入了太阳能电池最大功率点跟踪控制技术。通过对太阳能电池发电的原理、光伏电池的伏安特性及结温和光照强度对太阳能电池输出特性的影响的研究分析，为进行最大功率追踪研究提供了理论基础及研究对比数据，在对光伏发电系统有了清晰的了解之后，项目组对目前关于MPPT策略的研究，已经出现了的方法，包括恒压追踪法、扰动观察法、增量电导法、纹波扰动法、功率计算法、电流寻优法和模糊逻辑控制法等进行了分析研究，这些解决方法有搜索时间和停滞时间过长等不足。本发明在这些最大功率点跟踪技术基础上融入了蚁群、人工免疫算法，使其大规模并行自适应信息处理系统特点应用于最大功率点跟踪，对检测和消除干扰问题显示出精确的调节能力。

发明内容

本发明的目的是为了解决在目前最大功率点跟踪系统需要较长的搜索时间、容易出现早熟、停滞现象，提高光伏发电系统发电效率。

本发明提供一套光伏发电系统中基于蚁群、人工免疫混合优化算法的最大功率点跟踪解决方案。蚁群算法在求解复杂组合优化问题上具有强大的优势，它具有正反馈性、并行性、分布性、自组织性等特点。但是，蚁群算法也存在一些不足之处：例如，算法需要较长的搜索时间、容易出现早熟、停滞现象。针对蚁群算法中的个体蚂蚁缺乏识别问题特征信息的能力，将免疫算法中疫苗的思想引入到蚁群算法中，提出了蚁群算法与免疫算法的混合算法。将问题的特征信息作为疫苗注射给蚂蚁，使蚂蚁具有免疫的能力，旨在借鉴其他仿生算法的长处，利用其优点弥补蚁群算法的不足，从而提高蚁群算法的求解性能。这些免疫优化算法分别吸收了免疫系统的不同特点，使得优化后的算法，相比较于传统进化算法，在不同方面有了不同程度的改进。应用该算法的电源优化器对电池板进行双重跟踪：一方面，它们跟踪最佳的局部MPP；另一方面，它们将输入电压/电流转换为不同的输出电压/电流，以最大限度提高系统中的能源传输。电源优化器以间接的方式互相连通。它们具有认知和自行组织能力，可以检测自己的电流与电压环境并自行调整，直到整串电池板达到最佳值，同时在电池板级别达到局部最优点。

本发明的有益效果是，进一步提高光伏发电设备最大功率点跟踪效率，对检测和消除干扰问题达到更精确的调节能力，显著提高光伏发电系统的发电性能比。在安装电源优化器之前，设备性能比只有65％，在电池板系统上安装电源优化器之后，即使存在遮蔽阴影、电池板与线路不平衡问题，整体输出功率也提升了20％，系统的性能比达到前所未有的85％。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

图2是算法的全局流程图。

图3是信号示意图。

具体实施方式

图1所示电源优化器保留了久经验证的串联电池板排列方式，并通过只将DC/DC和PMMT功能分布到电池板来实现改进。与此同时，电源优化器架构与现有的多级逆变器完美兼容，实际上将使它们能够更高效地运行，因为总线电压可保持更高水平且更恒定。电源优化器不只限于提升直流/直流转换器的性能，它们既能处理能源多的情况，也能处理能源减少的情况。因反射而增加的辐照(与遮蔽阴影相反的不匹配问题)也可被利用来增加产能。同样电源优化器有能力处理功率变化，方法是给某个串列添加电池板(使该串列产生更多的电量)，或者从某个串列减少一块或两块电池板(从而减少电量)。