外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，其特征是：包括下列步骤：（一）采用变步长外推法为实际控制过程算法；（二）采用追赶迭代法进行优化。本发明专利技术与常用的控制算法实现的仿真图和数据进行细致分析和比较，具有优异的稳定性、准确性和快速性。

Simulation method of MPPT algorithm with extrapolation pursuit iteration

The invention discloses a simulation method of MPPT algorithm after extrapolation iterative method, which is characterized by comprising the following steps: (a) by using variable step extrapolation for actual control algorithm; (two) after optimized by iterative method. The invention is carefully analyzed and compared with the simulation figures and data obtained by the common control algorithm, and has excellent stability, accuracy and rapidity.

【技术实现步骤摘要】
外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法
本专利技术涉及一种外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法。
技术介绍
在现在光伏发电系统中，通常要求光伏阵列的输出功率始终保持在最大，最大功率点跟踪(MPPT)技术就成为光伏发电系统必不可少的一个环节。MPPT就是通过实时变更系统负载特性来调整太阳能电池的工作点，最终使之在不同的温度和日照环境下也能工作在最大功率点上。国内外知名学者提出了多种对最大功率点跟踪的方法，最为常见的有：扰动观察法、改进的电导增量法、开路电压法、最大梯度法、恒定电流跟踪法等。其中扰动观察法和电导增量法是目前最常用的最大功率跟踪方法。虽然以上算法在系统环境变化的条件下具有不错的跟踪效果，但是控制的精度往往由传感器自身的精度所限制。例如，开路电压法：系统的控制算法简单，不会出现震荡现象，稳定性较好，但是控制精度却很低；最大梯度法：当外界环境剧烈变化，如阴影遮挡瞬间，容易造成系统控制过程对最大功率点的误判现象，从而影响整个系统的稳定运行；扰动观察法：控制回路采用了模块化，跟踪效果简单明了，很容易实现，弊端就是不能精准地跟踪最大功率，只能在最大功率点附近波动，这样造成了一部分功率损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优异的稳定性、准确性和快速性的外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法。本专利技术的技术解决方案是：一种外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，其特征是：包括下列步骤：(一)采用变步长外推法为实际控制过程算法，过程如下：第一步：给定任意步长，用梯形公式计算积分近似值其中：T1为梯形求积公式求得的值；a、b为区间的两个端点；f(a)为区间端点a对应的值；f(b)为区间端点b对应的值；第二步：按变步长外推法再次求取积分近似值。令计算此时的T2n：其中：h为步长；T2n为把区间分为2n等分时，在每一个小区间内用梯形求积公式求得的值；为小区间左端点[xi,xi+1]的中点；n为第n等分；第三步：对于精度控制，当且仅当|R2n-Rn|<ε时，停止计算，取此时的R2n为下一步的近似值，否则继续将步长折半，转第二步执行；其中：R2n为第2n等分时的误差；Rn为第n等分时的误差；ε为精度；(二)采用追赶迭代法进行优化在仿真过程中，每次对输出功率进行迭代时，用Ik，Uk的全部分量进行乘积，求出此时的pk，将所求值重新带入迭代公式，求出新的Ik+1，Uk+1，pk+1，这样的过程使得计算时需要保留两个近似解pk，pk+1，这样对已经计算出来的信息就造成了浪费，使迭代过程步骤增加，降低运算速度；对迭代过程运用外推法进行改进，每计算出来一个新的分量便立刻用此新数据取代对应的旧数据进行迭代，则收敛速度更快，并且此时只需要存储一个最新的数据即可；其中：Ik为K步时的电流值；Uk为K步时的电压值；pk为K步时的功率值；Ik+1为K+1步时的电流值；Uk+1为K+1步时的电压值；pk+1为K+1步时的功率值。步骤(一)的实际算法流程为：第一步：开始第二步：输入区间的两个端点值a,b以及要求的精度ε；测量k时刻PV光伏阵列输出的电压U(k)，电流I(k)，并计算此时的功率P(k)；第三步：将k赋值为1，k从1开始取值，步长h取值为b-a；为保证功率为最新采样值P1，利用梯形公式T1＝(b-a)[f(a)+f(b)]/2＝h[f(a)+f(b]/2,求出此时的P1；第四步：采集(k+1)T时刻的电压U(k+1),电流I(k+1),计算功率P(k+1)；计算此时的△P＝P(k+1)-P(k)；第五步：判断△P≥ε？；第六步：如若成立，将此时得电压增量△U赋值为0，步长的初值x赋值为a+h/2，反之，此时的电压U赋值为U+△U，步长的初值x赋值为x+h；第七步：循环以上步骤，计算步长h＝(b-a)/2i(i＝0,1,2...),精度ε＝(b-a)[P(k+1)+P(k)]；第八步：判断此时的△P>b-a？；第九步：如若成立，电压增量△U赋值为-△U；反之，直接执行下一步；第十步：Uref(k+1)＝Uref(k)+△U；第十一步：返回重新采样，输出；其中：P1为功率的初始值；x为步长的初始值；ε为精度；Ik为K步时的电流值；Uk为K步时的电压值；pk为K步时的功率值；pk+1为K+1步时的功率值；Ik+1为K+1步时的电流值；Uk+1为K+1步时的电压值；K为第K步；h为步长；a、b为区间的两个端点；△P为功率的变化量；△U为电压的变化量；Uref(k+1)为K+1时参考电压值；Uref(k)为K时参考电压值。所述的外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，其特征是：步骤(二)的实际算法流程为：第一步：测量第k步时的电压Uik、电流第二步：计算功率△Pk，△U＝Uik+1-Uik；第三步：对于变量i＝1,2,3...的取值执行追的过程；第四步：判断△Pk<0？；第五步：如若成立，判断此时Uik+1>Uik？；第六步：如若同时满足第四、第五步则执行Urefk+1＝Urefk-△U；否则执行Urefk+1＝Urefk+△U；第七步：对于变量i＝n-1,n-2,n-3...进行取值，对变量i执行赶的过程；第八步：重新对电压Uk,电流Ik进行赋值；第九步：返回，并输出；其中：Ik为K步时的电流值；Uk为K步时的电压值；pk为K步时的功率值；Ik+1为K+1步时的电流值；Uk+1为K+1步时的电压值；pk+1为K+1步时的功率值；K为第K步；△U为电压的变化量；△P为功率的变化量；Uref(k+1)为K+1时参考电压值；Uref(k)为K时参考电压值；a、b为区间的两个端点；ε为精度。本专利技术与常用的控制算法实现的仿真图和数据进行细致分析和比较，具有优异的稳定性、准确性和快速性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是变步长外推法流程图。图2是追赶迭代法控制流程图。图3是光伏电池的仿真图。图4、图5分别是扰动观察控制算法搭建模型图、外推追赶迭代控制算法搭建模型图。图6、图7分别是扰动观察法输出功率图、外推追赶迭代法输出功率图。图8、图9分别是扰动观察法输出功率局部放大图、外推追赶迭代法输出功率局部放大图。图10是100KW光伏系统的仿真图。图11是给定光照强度的变化曲线图。图12是扰动观察法功率输出图。图13是变步长外推追赶迭代法功率输出波形图。具体实施方式一种外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，包括下列步骤：(一)采用变步长外推法为实际控制过程算法，过程如下：第一步：给定任意步长，用梯形公式计算积分近似值其中：T1为梯形求积公式求得的值；a、b为区间的两个端点；f(a)为区间端点a对应的值；f(b)为区间端点b对应的值；第二步：按变步长外推法再次求取积分近似值。令计算此时的T2n：其中：h为步长；T2n为把区间分为2n等分时，在每一个小区间内用梯形求积公式求得的值；为小区间左端点[xi,xi+1]的中点；n为第n等分；第三步：对于精度控制，当且仅当|R2n-Rn|<ε时，停止计算，取此时的R2n为下一步的近似值，否则继续将步长折半，转第二步执行；其中：R2n为第2n等分时的误差；Rn为第n等分时的误差；ε为精度；(二)采用追赶迭代法进行优化在仿真过程中，每次对输出功率进行迭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，其特征是：包括下列步骤：(一)采用变步长外推法为实际控制过程算法，过程如下：第一步：给定任意步长，用梯形公式计算积分近似值

【技术特征摘要】
1.一种外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，其特征是：包括下列步骤：(一)采用变步长外推法为实际控制过程算法，过程如下：第一步：给定任意步长，用梯形公式计算积分近似值其中：T1为梯形求积公式求得的值；a、b为区间的两个端点；f(a)为区间端点a对应的值；f(b)为区间端点b对应的值；第二步：按变步长外推法再次求取积分近似值；令计算此时的T2n：其中：h为步长；T2n为把区间分为2n等分时，在每一个小区间内用梯形求积公式求得的值；为小区间左端点[xi,xi+1]的中点；n为第n等分；第三步：对于精度控制，当且仅当|R2n-Rn|<ε时，停止计算，取此时的R2n为下一步的近似值，否则继续将步长折半，转第二步执行；其中：R2n为第2n等分时的误差；Rn为第n等分时的误差；ε为精度；(二)采用追赶迭代法进行优化在仿真过程中，每次对输出功率进行迭代时，用Ik，Uk的全部分量进行乘积，求出此时的pk，将所求值重新带入迭代公式，求出新的Ik+1，Uk+1，pk+1，这样的过程使得计算时需要保留两个近似解pk，pk+1，这样对已经计算出来的信息就造成了浪费，使迭代过程步骤增加，降低运算速度；对迭代过程运用外推法进行改进，每计算出来一个新的分量便立刻用此新数据取代对应的旧数据进行迭代，则收敛速度更快，并且此时只需要存储一个最新的数据即可；其中：Ik为K步时的电流值；Uk为K步时的电压值；pk为K步时的功率值；Ik+1为K+1步时的电流值；Uk+1为K+1步时的电压值；pk+1为K+1步时的功率值。2.根据权利要求1所述的外推追赶迭代法的MPPT算法的仿真方法，其特征是：步骤(一)的实际算法流程为：第一步：开始第二步：输入区间的两个端点值a,b以及要求的精度ε；测量k时刻PV光伏阵列输出的电压U(k)，电流I(k)，并计算此时的功率P(k)；第三步：将k赋值为1，k从1开始取值，步长h取值为b-a；为保证功率为最新采样值P1，利用梯形公式T1＝(b-a)[f(a)+f(b)]/2＝h[f(a)+f(b]/2,求出此时的P1；第四步：采集(k+1)T时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奕，王建山，顾海勤，李俊红，杨元培，张桂红，李肖，胡海涛，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32