[发明专利]一种光伏最大功率点跟踪方法及供能系统

说明书

本发明涉及一种光伏最大功率点跟踪方法及供能系统，该方法基于飞鼠优化算法包括以下步骤：取不同占空比的值作为初始飞鼠的位置N_fs；将每个飞鼠的位置的瞬时光伏功率输出P_PV(d)视为食物源的质量；定义MPPT的适应度函数f并计算每个飞鼠的位置的适应度；根据适应度进行排序，声明光伏功率输出最大的飞鼠的位置在山核桃树上，飞鼠的下一个最佳位置在橡子树上，其余的飞鼠在正常树上；设置季节性监督条件，对飞鼠的位置进行更新；若当前所有的飞鼠的位置变化都小于阈值，或者达到了设定的最大迭代次数，则终止优化，并输出跟踪到的位于全局最大功率点(GMPP)的飞鼠的位置作为当前PWM转换器工作的占空比。

技术领域

本发明涉及一种光伏最大功率点跟踪方法及供能装置，涉及光伏发电技术领域。

背景技术

在我国电网事业不断蓬勃发展的形式下，变电站智能控制进入了人们的视野。变电站最基础的智能控制就是顺控操作，它是指由顺序控制服务器根据预先编制的操作票对变电站设备进行系列化操作，依据设备执行结果信息的变化来判断操作是否到位，并进行下一步指令直至完成所有指令。通过调研发现，若仅通过刀闸的分合位置辅助触点和图像识别无法做到对导致状态位置的可靠感知，若在误判刀闸闭合的情况下进行送电，可能会导致刀闸发热甚至损毁，产生电网和工作人员安全隐患。在这种情况下引入了无线光电传感技术来确认刀闸状态位置，作为第三种判据为变电站刀闸状态转换提供多确认机制。

然而在高压高空的作业环境下对这种光电检测装置提出了更高的供能需求：无法直接从220KV的高压输电线路上取电需要另外寻找供电来源；电网刀闸的承重和可安装面积有明确的要求，所以供能系统的体积和重量需要尽量小；刀闸的工作时间具有不确定性，这要求供能系统不仅要长时间续航并且能够在全天候不间断供能，因此太阳的辐射能力转换为电能的效率要高，但由于目前晶硅太阳能板的转换效率较为低下，只能达到19％左右，而且目前在材料上无法有很大的提升，只能寻求在电力控制部分提高太阳能电池板的发电效率。在电力控制部分提高太阳能电池板发电效率需要让太阳能电池板工作在最大功率点附近，由于太阳能电池板的输出特性是非线性的，主要受到光照强度和温度等外界环境影响，就需要最大功率点跟踪(MPPT)。最大功率点跟踪是指控制器实时检测太阳能板的发电电压，并且追踪最高的电压电流值，使得系统工作系统工作在最高功率点，从而达到最高的发电效率。这个过程实质上是一种寻优的过程，本发明也因此提出。

目前较为经典的MPPT技术包括爬山(HC)、扰动观察(PO)和电导增量法，爬山(HC)和扰动观察(PO)由于在两个方向上联系变化的扰动引起最大功率点周围的震荡，从而导致功率损失。电导增量法虽然减少了这些震荡效果但还是不能完全消除震荡。并且由于移动的云层或临近物体的阴影，部分光伏阵列收不到均匀的日光，从而导致部分遮挡条件(PSC)。PSC导致功率输出减少，并且导致P-V曲线出现多个峰值，传统的MPPT方法无法区分局部和全局峰值，对PSC降低功率没有改善。因此许多MPPT技术已经发展到在PSC下搜索全局最大功率点(GMPP)，例如基于模糊逻辑和人工神经网络的智能控制方法虽然精度较高，但算法需要高输入数据。还有利用群体智能以及其改进算法如粒子群算法、萤火虫散发、人工算法、灰狼算法、蝙蝠算法等对GMPP进行跟踪。由于算法实现和设计的简单，粒子群算法及其变体在光伏系统GMPP跟踪得到广泛运用，但传统粒子群算法有两个缺点：粒子更新速度慢导致收敛时间大，粒子更新速度快导致发散。其他混合方法包括PO与GWO相结合的方法、PO和粒子群结合优化算法和拉格朗日插值的粒子群算法并且采用利维分布更新的方法虽然在收敛速度和稳态性能方面提供了令人满意的效果，但他们存在更高的复杂性和更多的随机性。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种光伏最大功率点跟踪方法及供能系统，通过飞鼠觅食行为的迭代推算出太阳能板发电的最高功率，从而通过设定占空比使得系统工作在最高功率点附近，算法收敛速度较快，使得系统能够快速稳定的跟踪全局最大功率点，并且在外界环境变化较大的情况下克服震荡效果，使得系统更加稳定和精准。

本发明的技术方案如下：