基于量子粒子群算法的光伏阵列MPPT控制方法研究
基于粒子群优化的光伏系统MPPT控制方法
—265—基于粒子群优化的光伏系统MPPT 控制方法刘艳莉，周 航，程 泽(天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072)摘 要：局部遮阴条件下光伏阵列P-V 特性引起的多个极值点使常规的最大功率点跟踪(MPPT)算法失效。
针对上述问题，提出一种基于粒子群优化算法的控制方法，以解决局部遮阴下的最大功率跟踪问题。
实验结果显示，光伏模板的输出电压被稳定地控制在最大功率点附近，证明算法是有效的。
关键词：最大功率点跟踪；粒子群优化算法；局部遮阴MPPT Control Method of PV System Based on PSOLIU Yan-li, ZHOU Hang, CHENG Ze(School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin University, Tianjin 300072)【Abstract 】Under partially shaded conditions, the P-V curve of PV arrays has the characteristics of multi-summit, which makes the Maximum Power Point Tracking(MPPT) failed. Aiming at above problem, this paper proposes a control algorithm based on Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm for solving maximum power point tracking problem. Experimental results show that output voltage of PV system is maintained near maximum power point, and the algorithm is effective.【Key words 】Maximum Power Point Tracking(MPPT); Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm; partially shaded conditions计 算 机 工 程 Computer Engineering 第36卷 第15期Vol.36 No.15 2010年8月August 2010·开发研究与设计技术·文章编号：1000—3428(2010)15—0265—03文献标识码：A中图分类号：TP3931 概述对于户型光伏一体化发电系统，局部遮阴情况是最为普遍和复杂的。
一种改进粒子群算法在光伏MPPT的应用
詹龙海（１９９３—），男，硕士研究生，研究方向为可再生能源应用。
李少纲（１９６２—），男，副教授，研究方向为能源再生技术、工业控制等。
郑益田（１９９６—），男，硕士研究生，研究方向为可再生能源应用。
一种改进粒子群算法在光伏ＭＰＰＴ的应用詹龙海， 李少纲， 郑益田（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 ３５０１０８）摘 要：受到外界环境的影响，光伏电池易出现局部遮阴现象，使得电池的伏瓦特性曲线将由原来的单极值转化为多极值，传统的最大功率点追踪（ＭＰＰＴ）控制方法容易陷入局部极值，为此引入异步时变学习因子与线性时变惯性权重相结合的改进粒子群算法。
通过ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真，改进粒子群算法在多极值的伏瓦特性曲线下能较好地实现ＭＰＰＴ。
关键词：光伏阵列；最大功率点追踪；粒子群算法；学习因子中图分类号：ＴＭ６１５ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５ ８１８８（２０２０）１１ ００１７ ０５ＤＯＩ：１０．１６６２８／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５ ８１８８．２０２０．１１．００３ＭＰＰＴｏｆＰＶＡｒｒａｙｓＢａｓｅｄｏｎＮｅｗＰＳＯＡｌｇｏｒｉｔｈｍＺＨＡＮＬｏｎｇｈａｉ， ＬＩＳｈａｏｇａｎｇ， ＺＨＥＮＧＹｉｔｉａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＰＶａｒｒａｙｓａｒｅｐｒｏｎｅｔｏｌｏｃａｌｓｈａｄｉｎｇ．Ａｔｔｈｉｓｔｉｍｅ，ｔｈｅＰ Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｗｉｌｌｂｅｃｏｎｖｅｒｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｕｎｉｐｏｌａｒｖａｌｕｅｔｏｔｈｅｍｕｌｔｉｐｏｌｅｖａｌｕｅ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｉｓｅａｓｙｔｏｆａｌｌｉｎｔｏｔｈｅｌｏｃａｌｅｘｔｒｅｍｕｍ．Ｔｏｔｈｉｓｅｎｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｈａｔｃｏｍｂｉｎｅｓａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇｌｅａｒｎｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｗｉｔｈｌｉｎｅａｒｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇｉｎｅｒｔｉａｗｅｉｇｈｔｓ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂｙＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｕｌｉｎｋｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅＭＰＰＴｂｅｔｔｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅｍｕｌｔｉ ｅｘｔｒｅｍｅＰ Ｖｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＶａｒｒａｙ；ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）；ＰＳＯ；ｌｅａｒｎｉｎｇｆａｃｔｏｒ０ 引 言近年来，面临化石能源枯竭危机，生态环境破坏严重等问题，寻找可以代替化石能源的新能源以及发展新能源技术已经成为了世界各国的重中之重。
光伏发电系统MPPT算法研究
光伏发电系统MPPT算法研究1. 引言随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的需求增加，光伏发电系统被普遍认为是未来能源供应的重要组成部分。
然而，光伏发电系统的效率和稳定性受到诸多因素的制约，其中最重要的是光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）算法。
本文将探讨光伏发电系统MPPT算法的研究进展和应用。
2. 光伏发电系统简介光伏发电系统是利用太阳能将光能转化为电能的一种技术。
它由太阳能电池板、逆变器、储能系统和电网组成。
其中，太阳能电池板是光伏发电系统的核心部件，负责将太阳辐射能转化为直流电能。
然而，与其他能源发电技术相比，光伏发电系统的输出功率和效率受到多种因素的影响，如光照强度、温度和阻抗变化等。
3. MPPT算法的意义MPPT算法是光伏发电系统的核心控制算法，其主要功能是确保光伏阵列处于最大功率点以获取最大的能量转换效率。
光伏阵列的最大功率点随着环境因素的变化而变化，因此需要实时跟踪和调整以保持在最大功率点。
4. 传统MPPT算法研究在过去的几十年里，许多传统的MPPT算法已经得到了广泛的研究和应用。
其中，有三种常见的传统算法是基于理论分析和试验数据的结果：恒压法、增量-减量法和跟踪法。
这些算法具有简单、易实现的特点，但是在光照强度变化大、温度变化剧烈和负载变化快速的情况下，传统算法的精度和性能并不理想。
5. 新型MPPT算法研究为了克服传统算法的局限性，近年来出现了许多新型的MPPT算法。
这些算法基于不同的原理和算法思想，如人工智能算法、模糊控制算法、模型预测控制算法等。
这些新型算法能够更精确地跟踪最大功率点，并且具有更好的动态性能和稳定性。
例如，基于人工智能的算法可以通过学习和自适应调整来适应不同的光照环境。
而基于模糊控制的算法则能够克服传统算法在光照强度突变时的不稳定性。
6. 算法评估和比较为了评估和比较不同的MPPT算法，研究人员通常依据某些标准指标进行性能评估，如能源转换效率、稳定性和响应时间等。
基于改进粒子群算法的光伏MPPT控制研究
收稿日期：2018-06-26作者简介：李宜伦（1991-），男，辽宁东港人，硕士研究生。
通讯作者：王胜辉（1964-），男，辽宁本溪人，教授，硕士生导师，博士，主要从事光伏发电方面的研究。
基于改进粒子群算法的光伏MPPT 控制研究李宜伦a ，王胜辉b ，郑洪b（沈阳工程学院a.研究生部；b.电力学院，辽宁沈阳110136）摘要：针对局部阴影使光伏阵列呈现多峰值的现象，提出了一种基于改进粒子群的全局MPPT 寻优算法。
该算法首先采用大步长扰动观察法进行一次寻优，然后通过非线性动态改进惯性权重策略对粒子群算法改进，用改进粒子群算法进行二次全局寻优，最后使用变步长扰动观察法进行三次迭代寻优。
仿真结果表明，混合算法能够在不同阴影条件下快速、准确地跟踪最大功率点，避免系统陷入局部最优值，具有良好的动态性、稳定性和高效性。
关键词：光伏发电；局部阴影；粒子群算法；扰动观察法中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：1673-1603（2019）01-0014-06在局部阴影下，光伏系统存在多峰值特性，控制光伏系统以此来保持其最大功率输出是光伏发电系统提升效率的关键。
传统的控制方法如扰动观察法、电导增量法等都能够快速实现单峰值的最大功率跟踪。
但是在实际生活中，由于遮蔽影响，光伏电池会依据自身特性和阴影分布呈现多峰值的特性。
传统的控制方法在解决多峰值问题时，往往会陷入局部的最优解，使光伏系统整体的发电效率降低。
因此，对多峰值光伏最大功率跟踪问题的研究具有非常重要的现实意义。
目前，针对局部阴影下光伏电池的特性和多峰值最大功率跟踪的控制算法，已经有了大量的研究。
刘邦银、杨元培分别建立了局部阴影下光伏电池的数学模型，分析了光伏阵列在不同光照强度、遮挡模式、阴影分布下的输出特性。
李文强提出全局搜索和电导增量相结合的方法，通过阈值的合理选取能够快速准确地找到最大功率点；但是参数的选取需要大量的实验数据，存在误差。
萤火虫算法、粒子群算法（PSO ）、遗传算法等智能算法也广泛应用于光伏最大功率点跟踪，这些算法不易陷入局部最优值，提高了跟踪速度，但是参数选取复杂。
量子粒子群算法的MPPT技术
• 160•由于可再生能源深受环境、气候等外部因素影响，作为光伏转换的重要组成部分，当光伏电池发生局部遮挡时，就会伴随出现其特性曲线的多峰值现象。
对于该类情况，传统的电导增量法（incremental conductance,IC ）、扰动与观察算法（perturb and observe,P&O ）容易误追踪到局部最大功率点（local peak,LP ），导致效率降低。
所以，为了能够准确追踪到全局最大功率点（global peak,GP ），从而保证转换效率，本文提出一种基于量子粒子群算法的最大功率点跟踪技术（maximum power point tracking technique,MPPT ）。
通过搭建Matlab 仿真，其结果表明该算法不仅能跟踪到GP ，而且能有效地减小稳态振荡。
在太阳能阵列中，如果出现至少一个光伏电池被遮挡的情况，即属于遮阴现象，若光伏阵列对此没有一些有效的应对保护措施，就会导致光伏系统整体功率的下降，并且受遮挡电池所在的光伏组件会成为负载而消耗功率。
当因此消耗的功率过多时，会造成该组件局部温度过高，甚至导致组件毁坏。
为了尽可能地避免上述问题，可通过给太阳能阵列外接旁路二极管的方法进行解决。
旁路二极管的工作逻辑设计如下：当太阳能阵列的电流未超过被遮挡电池的短路电流I sc 时，受遮挡电池所在支路的旁路二极管不导通；否则，旁路二极管导通，使得电流不从受遮挡的组件上流过，从而降低由此引起的功率消耗。
上述外接旁路二极管，在光照强度均匀照射下不起作用，但是，在受到不均匀光照强度照射时，由于旁路二极管的导通，便会造成太阳能阵列的特性曲线出现多峰值现象。
由此可知，当特性曲线出现多峰值时，传统MPPT 方法不再奏效，且容易陷入局部最大功率点LP 。
针对该问题，本文提出了一种基于量子粒子群算法的MPPT 技术，利用粒子群的全局搜索能力，达到精准追踪全局最大功率点GP 的目的。
基于粒子群优化算法和电导增量法的多峰值mppt控制
目前袁 传统化石能源造成的环境污染日趋严 重袁太阳能由于其普遍尧清洁尧巨大尧长久的特点袁得 到了广泛利用[1]遥 然而袁光伏发电也存在着受环境影 响大尧转换效率低等缺点遥 因此袁如何维持复杂环境 条件下的光伏最大功率输出成为一项重要研究内 容[2]遥 传统最大功率点跟踪 MPP境光照均匀一致条
第6期
杨海柱袁等院基于粒子群优化算法和电导增量法的多峰值 MPPT 控制
129
杨海柱袁岳刚伟袁康 乐
渊河南理工大学电气工程与自动化学院袁焦作 454000冤
摘要院 复杂环境条件下袁 光伏阵列由于被遮挡其输出特性呈现多峰值特性袁 传统最大功率点跟踪 MPPT 渊maximum power point tracking冤算法不再适用遥 为此袁在研究光伏阵列多峰值输出特性的基础上袁提出一种基于 粒子群优化 PSO渊particle swarm optimization冤算法和电导增量法 INC渊incremental conductance冤的多峰值 MPPT 算 法遥 该算法分成 2 步院第 1 步先由 PSO 算法将输入位置调整到最优值附近曰第 2 步再由 INC 算法得到全局最优 解袁其中对传统 PSO 算法进行改进袁INC 算法采用变步长扰动遥 在 Matlab 中进行仿真袁结果表明该算法可实现 复杂环境条件下的最大功率跟踪袁并具备较快的响应速度和稳定的寻优效果遥
粤遭泽贼则葬糟贼院 Under complex environmental conditions, the traditional maximum power point tracking渊MPPT冤 algorithm is no longer applicable due to the multi鄄peak characteristics of output from a PV array caused by shading. To solve this problem, a multi鄄peak MPPT algorithm based on particle swarm optimization渊PSO冤 and incremental conductance渊INC冤 al鄄 gorithms is proposed. This algorithm is divided into two steps: the first step is to adjust the input position to near the op鄄 timal value by using the PSO algorithm, and the second step is to obtain a global optimal solution by using the INC al鄄 gorithm. Specifically, the traditional PSO algorithm is improved, and the INC algorithm uses a variable鄄step size. Simula鄄 tion results in Matlab show that the proposed algorithm can achieve the maximum power tracking under complex envi鄄 ronmental conditions; in addition, it has a faster response speed and stable optimization results.
光伏阵列MPPT控制方法的研究及仿真概要
本科毕业设计（论文）光伏阵列MPPT控制方法的研究及仿真燕山大学2012年06月本科毕业设计（论文）光伏阵列MPPT控制方法的研究及仿真学院：里仁学院专业：电力系统及其自动化学生姓名：学号： 09120303指导教师：杨秋霞答辩日期： 2013.6.16燕山大学里仁学院毕业设计（论文）任务书摘要摘要随着当前世界不断的发展，化石能源短缺和其所带来的环境污染问题越来越严重，急需可再生能源的替代，目前世界各国都在发展新能源，用来减少对传统化石能源的依赖。
在这些可再生能源之中太阳能是其中不可获取的一部分，它有自己独特的广泛性和清洁性受到人们的青睐。
但是所开发的光伏电池输出功率容易受到光照强度和环境温度的影响，使其不能有效的讲电能传给负载由此问题便有了学术界对光伏电池最大功率点跟踪技术的研究，研究的最大公功率点跟踪技术方法有固定电压跟踪法、扰动观察法和导纳微增量发等。
本文是通过对目前光伏产业发展现状的研究，讲述光伏发电的基本原理和最大功率点跟中方法的控制方案。
首先是对光伏电池的数学模型，根据数学模型在Matlab软件中搭建仿真电路并得出仿真结果，验证其数学模型的正确性。
接着是对最大功率点跟踪方法的原理进行重点的讲解，特别是固定电压跟踪法、扰动观察法和导纳微增量法这几种常用的方法，比较他们的优缺点。
最后是对这几种方法用Matalab/Simulink搭建模型仿真并得出仿真结果。
关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；固定电压跟踪法；扰动观察法；导纳微增量法I燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractWith the current world continues to develop, fossil energy shortage and environmental pollution problems they bring more and more serious, urgent need for renewable energy alternatives, the current world are developing new energy sources, to reduce dependence on traditional fossil fuels . Among these renewable energy sources in the solar energy is a part of which can not be obtained, it has its own unique breadth and cleanliness by people of all ages. But the development of the photovoltaic cell output power vulnerable to light intensity and ambient temperature, so that it can not effectively pass power load stresses, thus there will be some academic problems Photovoltaic Maximum Power Point Tracking technology research, research nominal maximum power point tracking method with a fixed voltage tracking method, perturbation and observation method and admittance micro-increments hair and so on. This is achieved by the current development status of the PV industry, about the basic principles and photovoltaic maximum power point with the method of control scheme. The first is the mathematical model of photovoltaic cells, according to the mathematical model built in Matlab software simulation circuit and the simulation results obtained to verify the correctness of the mathematical model. Followed on the maximum power point tracking method to explain the principle focus, in particular, fixed voltage tracking method, perturbation and observation method and the admittance of these types of micro-increment method commonly used methods, compare their advantages and disadvantages. Finally, these are several ways to use Matalab / Simulink to build simulation models and simulation results obtained.KeyWords: Photovoltaic cells；Maximum Power Point Tracking； Fixed voltage tracking method；Perturbation and observation method；Admittance micro incremental methodII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的背景与意义 (1)1.2 国内外光伏发电产业现状 (3)1.2.1 国外光伏发电产业现状 (3)1.2.2 国内光伏发电产业现状 (4)1.3 光伏发电系统的原理 (5)1.4 本文主要研究内容 (6)第2章光伏阵列特性及数学模型 (7)2.1 光伏电池的工作原理 (7)2.2 光伏电池的等效电路 (8)2.3 光伏电池的性能参数 (9)2.3.1 短路电流 (9)2.3.2 开路电压 (10)2.4 光伏电池的伏安特性 (10)2.5 光伏电池的数学模型 (11)2.6 本章小结 (11)第3章光伏阵列最大功率点跟踪的策略 (16)3.1 最大功率点跟踪的原理 (16)3.2 常用的MPPT控制方法 (17)3.2.1 固定电压跟踪法 (17)3.2.2 扰动观察法法 (19)3.2.3 导纳微增量法 (21)3.3 本章小结 (23)第4章光伏阵列MPPT仿真与结果 (24)4.1 光伏阵列仿真结果 (24)4.2 最大功率点跟踪的仿真 (25)4.2.1 固定电压跟踪法的仿真与结果 (26)4.2.2 扰动观测法的仿真与结果 (27)4.2.3 导纳微增量法的仿真与结果 (28)4.2.4 三种MPPT算法的比较 (32)III4.3 本章小结 (33)结论 ····················································································································· 35 参考文献 ············································································································· 36 致谢 ····················································································································· 38 附录 (39)IV第1章绪论第1章绪论1.1 课题的背景与意义人类的文明发展离不开能源，能源是发展的基础，人类现在处于能源匮乏和使用其所带来的生态恶化的环境中，对新能源的开发尤为重要。
基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究
基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究随着可再生能源的迅速发展和更新技术的出现，光伏发电逐渐成为一个重要的发展方向。
墨尔本大学的研究人员在这个领域使用了HPSO算法，探索了逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）技术，以实现在各种条件下实现最优性能。
1、光伏并网逆变器的原理光伏发电系统中，逆变器是一个非常重要的组成部分，因为它们将直流电转换为交流电，并将其发送到电网中实现共享。
逆变器必须掌握光伏系统输出功率的虚实分量，并通过控制电流和电压来保证其最佳操作。
逆变器的MPPT功能就是帮助系统找到该点，使其在不同的光照条件下都能达到最大功率输出。
2、MPPT技术的分类在实现MPPT功能方面，有各种各样的算法，其中最常见的是Perturbation and Observation（P&O）算法。
这个算法简单易懂，但是存在收敛到错误点的问题，也有其他算法，例如Fuzzy Logic Control（FLC）和Hill Climbing Search（HCS）等。
这些算法中的每一个都有其优缺点，通过研究这些算法，我们可以选择最适合特定环境的算法。
3、HPSO算法随着领域的发展，新的算法不断被引入用于光伏系统的操作效率的提高，其中包括HPSO算法。
HPSO算法是一种基于粒子群优化的算法，其基本思想是通过所有粒子的协作优化来达到全局最优解。
HPSO算法随机初始化一组粒子，然后执行对每个粒子的权重的计算。
这个过程需要让每个粒子扫描解域，同时监测所有粒子的最优解，并将其使用在进一步的搜索中，以实现更深入的优化，最终达到全局最优解。
通过使用HPSO算法对光伏逆变器进行目标功率点跟踪（PPT）的研究，与其他算法相比HPSO算法展现出许多优势。
例如，HPSO算法能够有效地避免被他处峰值或秒级短周期波动打断的问题，这是可靠和可重复的PMPT技术非常重要的因素。
4、实验为了研究HPSO算法的应用，研究人员设计了一种具有MPPT功能的光伏并网逆变器。
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匐 化
基于量子粒子群算法 的光伏阵列ＭＰ Ｐ Ｔ 控制方法研 究
Ｓｔ ｕｄｙ ｏｎ ｐｈｏｔ ｏｖ ｏｌ ｔ ａｉ ｃ ａｒ ｒ ａ ｙ Ｍ ＰＰＴ ｃｏｎｔ ｒ ｏｌ ｌ ｉ ｎｇ ｍ ｅｔ ｈｏｄ ｂ ａｓｅｄ ｏｎ ｑｕａｎ ｔ ｕｍ
ｐａｒ ｔ ｉ ｃｌ ｅ ｓ ｗ ａｒ ｍ ｏｐＵｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ
最 大功 率点进行寻 优。结合 仿真和 实测结果表 明 ，该 控制方法 能够迅速适 应环境变 化 ，算 法
响应速度快 ，能保证光伏系统最大功率的持续输 出。 关键 词 ：量子粒子群算法 ；光伏阵列 ；ＭＰ Ｐ Ｔ
中图分类号 ：Ｔ Ｍ６ １ ５ ；Ｔ Ｐ３ ９ １ ． ９
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ （ 上） ． ２ ６
Ｐ — Ｎ结 二 极 管 ，Ｒ。 表 示 外 接 负 载 得 电阻 ，Ｒ。 和Ｒ
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ －１ ２ － ０ ５
基金项 目：国家 自然科学基金项 目 （ ３ １ ３ ７ １ ５ ２ ５ ） 作者 简介 ：孔 德川 （ １ ９ ７ ７一），男，河南商城人 ，讲 师，硕 士，研究方向为智能控制与算法优化 。 Ｉ ６ ６ ］ 第３ ６ 卷 第３ 期 ２ ０ １ ４ —０ ３ （ 上）
表示 电荷 量（ １ ． ６ ×１ ０ － １ ９ Ｃ） ；ｋ 表 示 玻 尔 兹 曼 常 数 （ １ ． ３ ８×ｌ Ｏ Ｊ ／ Ｋ） ；Ａ表 示 理 想 因子 （ Ａ＝１ － ５ ） ；Ｔ 表 示 太 阳能 板 的 表 面 温 度 ；Ｉ 。 表 示逆 向 饱 和 电 流 。
１ 基 于量子粒 子群 的光伏 阵列Ｍ Ｐ Ｐ Ｔ 控 制方法
１ ． １ 太阳能 电池的等效电路 在 光 伏 阵 列 中 太 阳 能板 由多 个 太 阳 能 电 池 单
体组 成 ，每 个 太 阳能 电池都 可 视 为一 个带 Ｐ — Ｎ结 的
半 导 体 。在 太 阳能 板 经 过 光 照 产 生 一 个 独 立 电源 供 给 负载 使 用 时 ，可得 到 图ｌ 所 示 的太 阳能 电池 等
．
文章编号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ （ 上） 一０ ０ ８ ６ —０ ４
文献标识码 ：Ａ
０ 引言
能 源 短 缺 已经 成 为 当前 社 会 发 展 最 为 突 出 的 问题 。作 为 可 再 生 能 源 的 太 阳 能 具 有 无 污 染 、 获 取 简 单 、成 本 低 廉 等 特 点 ，逐 步 成 为 替 代 传 统 能 源 的首 选 能 源 …。 由 于 光 伏 发 电 系统 中 ， 光 伏 阵 列 中每 块 太 阳能 板 的最 大 功 率 点 会 随 着 日照 量 及 环 境 温 度 的变 化 而 变 化 ，所 以必 须 采 用 高 效 的 最 大 功率 点 跟踪 （ Ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ，
文 提 出一 种 基 于 量 子 粒 子 群 优 化 算 法 （ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ Ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｓ ｗａ ｒ ｍ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ＱＰ Ｓ Ｏ）的光 伏 阵列 ＭＰ Ｐ Ｔ 控 制 方 法 ，对 光伏 阵 列 中多 个模 块 的最 大功 率 点 进 行 寻优 ， 结合 实 测和 仿 真 结果 表 明 ，该 控 制 方 法 能 够 迅 速适 应环 境 变 化 ， 实现 光 伏 系统 最 大 功率 的 持续输 出 。
图 １ 太 阳能 电池 等效 电 路 图
分 别表 示 材 料 内部 的等 效 并 联 电 阻和 等 效 串联 电 阻 ，通 常Ｒ 的值 极 大 ，而Ｒ 的 值 极 小 ， 因 此 在分
析 时可 忽略 不 计 。太 阳能 板 的输 出 电 流Ｉ）控 制 方 法 使 光 伏 阵 列 达 到 最 佳 效 率 的 光 电 能 转 换 ， 保 持 供 电 效 率 在 最 大 功 率 输 出 。 本
在 图１ 中 ， 电 流 源Ｉ 。 表 示 电 池 经 光 照 射 后 产
生 的 电 流 ，Ｒ＿ 表 示Ｐ — Ｎ结 间 的非 线性 阻抗 ，Ｄ 表示
材 料跨 越 能 间带 间隙时 所需 的能 量 。 太 阳能 板 产 生 的 电流Ｔ 。 也 会 随 着 日照 量 和 大
气温 度 产生变 化 ，其 可表 示为 ：
效 电路 图 。
由于Ｉ 指 的 是 随 着 太 阳 能 板 表 面 温 度 改 变 的 系
数 ，其 可表 示 为 ：
＝
眄Ｐ
）
其 中 ，Ｔ 表 示 太 阳能 板 的参 考 温 度 ，Ｉ 表 示 太
阳能 板在 温度Ｔ 时 的逆 向饱和 电流 ，Ｅ 。 表示半 导 体
＝Ｔ ／ ． ｐ ， ｐ 一
ｎ Ｓ
，
一
ｉ
， 】 （ ）
在式 （ １ ） 中 ，Ｖ。 表 示 太 阳 能 板 的 输 出 电
压 ；Ｉ ｐ ｖ 表 示 太 阳 能 板 的 输 出 电流 ；ｎ 表 示 太 阳 能
板 的 串 联 数 量 ；ｎ ｐ 表 示 太 阳能 板 的 并 联 数 量 ；ｑ
孔德Ｊ Ｉ Ｉ ’ ，牛立元’ ，王建平‘ ，薛戈丽
ＫＯＮＧ Ｄｅ － ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ‘ ，ＮＩ Ｕ Ｌ ｉ ． ｙ ｕ ａ ｎ ’ ，Ｖ ｖ ＡＮＧ Ｊ ｉ ａｎ — ｐ ｉ ｎ ｇ。 ，ＸＵＥ Ｇｅ — Ｉ ｉ
（ １ ． 河南科技学院 ，新 乡 ４ ５ ３ ０ ０ ３ ；２ ． 河南质量工程职业学院 ，平顶 山 ４ ６ ７ ０ ０ ０ ） 摘 要 ：提出一种基于量子粒子群优化算 法的光伏阵￣ ］ Ｉ ＭＰＰ Ｔ 控制方法 ，对光伏阵列中多个太 阳能板的