【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏系统，具体为一种基于改进灰狼和电导增量法的光伏mppt控制方法。
技术介绍
1、伴随着光伏发电给人们带来便利的同时，关于其在实际应用中面临受环境影响大、发电效率低和成本高的问题逐渐增多。在实际光伏发电系统中影响发电效率的条件主要包括环境温度和光照强度，这两种条件的变化会对光伏发电系统的发电效率产生严重的影响。传统光伏发电系统的功率输出控制主要通过光伏电池在最大功率点处的电压、电流和比例参数进行控制设计，以控制实现最大功率输出，如恒定电压、电导增量等。
2、以电导增量法为例，尽管具备较好的响应速度和跟踪精度，但在局部阴影遮挡下难以发挥该方法的性能，且当电导增量法控制的光伏发电系统处于均匀光照条件时，输出功率会在最大功率点附近波动，使系统一直保持振荡状态无法稳定的输出最大功率；而当光伏发电系统在发电过程中遇到阴雨天或大风等外部条件变化时，因发生错误的预判而通过调整占空比改变当前工作电压，导致光伏阵列无法找到最大功率点处的工作电压，进而使光伏发电系统持续工作在低功率状态，造成输出功率的损失和经济的浪费。而灰狼算法因其算法全局搜索能力强、参数少和鲁棒性强的特点，在光伏发电mppt中具有较好的应用前景，但灰狼算法在单独使用时存在算法收敛后期响应慢的问题，在均匀光照条件下，灰狼算法可快速准确的跟踪到最大功率点；在外部条件变化时，灰狼算法会进行较为精确的跟踪到初始mpp点，但较为精确的跟踪会在收敛后期导致跟踪时间冗长，进而降低光伏发电系统的发电效率。
技术实现思路
2、本专利技术提供了一种基于改进灰狼和电导增量法的光伏mppt控制方法，应用于光伏发电系统，所述光伏发电系统包括光伏阵列和mppt控制器，mppt控制器用于通过占空比信号控制光伏阵列的输出功率，所述方法包括：
3、s1、基于光伏阵列的电路结构对灰狼算法进行参数初始化，包括初始化占空比、种群数量和迭代次数；将占空比作为灰狼种群中各灰狼的位置参数；将光伏阵列的输出功率作为灰狼个体的适应度；
4、s2、对灰狼算法进行搜索策略改进，采用嵌入莱维游走策略与非线性收敛因子进行灰狼种群的全局搜索；
5、s3、基于全局搜索更新各灰狼位置与实时的适应度，选取适应度前三位的灰狼依次设置为α狼、β狼和δ狼，并输出α狼位置对应的占空比信号；
6、s4、根据占空比信号控制光伏阵列的输出功率，判断输出功率波动值是否小于波动阈值，若小于，则切换至改进电导增量法进行光伏最大功率点的局部搜索，确定最大输出功率；
7、s5、采集光伏阵列的输出功率，同最大输出功率计算得到功率变化百分率，判断功率变化百分率是否大于等于设定阈值，若大于等于，则重启灰狼算法进行光伏最大功率点的跟踪搜索。
8、所述s3中基于全局搜索更新各灰狼位置与实时的适应度，具体方法为：
9、s3.1、计算各灰狼位置的初始化适应度并排序，依次设定初始化适应度前三位的灰狼为α狼、β狼和δ狼；并确定前三位灰狼的位置；
10、s3.2、基于前三位头狼的位置及位置占比，计算得到其他灰狼个体的位置；
11、s3.3、根据更新后的灰狼位置计算种群灰狼个体的适应度，并基于更新后的适应度排序，选择前三位灰狼成为新的α狼、β狼和δ狼；
12、s3.4、根据新的α狼位置对应的占空比，判断占空比误差是否小于预设阈值，或判断迭代次数是否达到最大迭代次数；
13、若是，则终止迭代，输出α狼位置对应的占空比信号；若否，则返回s2，重新进行迭代。
14、在具体实施方式中，s3.1中前三位灰狼的位置的计算公式为：
15、dα＝|c1·xα-x|，
16、dβ＝|c2·xβ-x|，
17、dδ＝|c3·xδ-x|，
18、x1＝xα-a1·(dα)，
19、x2＝xβ-a2·(dβ)，
20、x3＝xδ-a3·(dδ)，
21、
22、其中，d为灰狼与猎物之间的距离，x(i+1)和xp分别表示灰狼和猎物的位置参数；i为当前迭代次数；a、c为系数向量；
23、a＝2a·r1-a，
24、c＝2·r2，
25、
26、其中，r1、r2为0到1内的随机值；a为收敛因子，e为自然对数底数，t、tmax为当前和最大迭代次数。
27、所述s3.2中基于前三位头狼的位置及位置占比，计算得到其他灰狼个体的位置，具体操作为：
28、通过改进基于步长欧氏距离的比例权重改变三只头狼在搜索过程中的占比，根据改进后的三只头狼位置确定其他灰狼个体的位置，计算公式为：
29、
30、其中，x为灰狼个体的位置参数；w1、w2、w3表示α、β、γ分别占头狼的比重，x(t+1)为灰狼的下一次迭代更新位置。
31、所述s4中判断输出功率波动值是否小于波动阈值，公式为：
32、
33、其中，ui(t)和uj(t)表示同一次迭代中头狼对应的电压值，t为当前迭代次数，n为种群数量，所述波动阈值为0.5。
34、为了使光伏发电系统处于最大功率点进行工作，所述改进电导增量法进行光伏最大功率点的局部搜索，通过测量采集光伏阵列的输出电压与输出电流，并基于输出电压确定光伏阵列相邻工作点的电压变化量du；
35、若du＝0，则通过确定光伏阵列相邻工作点的电流变化量di进行局部搜索；
36、当电压变化量du＝0时，若此时电流变化量di＝0，则局部搜索跟踪到最大功率点并终止，表示光伏发电系统已处于光伏最大功率点处工作；
37、若此时di＞0，则局部搜索未跟踪到最大功率点，并减到步长修正量重新进行局部搜索；
38、若此时di＜0，则局部搜索未跟踪到最大功率点，并增加步长修正量重新进行局部搜索；
39、若du≠0，则计算比较电导增量di/du和瞬时电导i/u进行局部搜索；
40、当电压变化量du≠0时，若此时电导增量与瞬时电导相等即di/du＝-i/u，则局部搜索跟踪到最大功率点并终止，表示光伏发电系统已处于光伏最大功率点处工作；
41、若此时电导增量大于瞬时电导即di/du>-i/u时，则局部搜索未跟踪到最大功率点，并减到步长修正量重新进行局部搜索；
42、若此时电导增量小于瞬时电导即di/du<-i/u时，则局部搜索未跟踪到最大功率点，并增加步长修正量重新进行局部搜索。
43、所述电导增量法的步长与补偿系数分别为：
44、
45、式中，d(k)为变步长本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，应用于光伏发电系统，所述光伏发电系统包括光伏阵列和MPPT控制器，MPPT控制器用于通过占空比信号控制光伏阵列的输出功率，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，其特征在于，所述S3中基于全局搜索更新各灰狼位置与实时的适应度，具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，
4.根据权利要求2所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，其特征在于，所述S3.2中基于前三位头狼的位置及位置占比，计算得到其他灰狼个体的位置，具体操作为：
5.根据权利要求1所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，其特征在于，所述S4中判断输出功率波动值是否小于波动阈值，公式为：
6.根据权利要求5所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，其特征在于，所述改进电导增量法进行光伏最大功率点的局部搜索，通过测量采集光伏阵列的输出电压与输出电流，并基于输出电压确定光伏阵列
7.根据权利要求6所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，其特征在于，所述电导增量法的步长与补偿系数分别为：
8.根据权利要求1所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏MPPT控制方法，其特征在于，所述S5中重启灰狼算法进行光伏最大功率点的跟踪搜索，其重启判定条件为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进灰狼和电导增量法的光伏mppt控制方法，应用于光伏发电系统，所述光伏发电系统包括光伏阵列和mppt控制器，mppt控制器用于通过占空比信号控制光伏阵列的输出功率，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏mppt控制方法，其特征在于，所述s3中基于全局搜索更新各灰狼位置与实时的适应度，具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏mppt控制方法，
4.根据权利要求2所述的基于改进灰狼和电导增量法的光伏mppt控制方法，其特征在于，所述s3.2中基于前三位头狼的位置及位置占比，计算得到其他灰狼个体的位置，具体操作为：
5.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐文海，陈健鑫，丁明亮，孙海滨，杨东，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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