基于改进狼群算法的光伏系统MPPT和逆变器谐波抑制策略研究

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随着光伏装机量的不断提升,对光伏阵列输出的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)和光伏逆变器谐波抑制的研究越来越受到广泛关注。当光伏阵列被局部遮挡时,输出特性呈现多峰值,传统MPPT策略将不再适用;光伏直接为交流负载供电时,逆变器会产生谐波,影响电能质量,特定谐波消除技术(Specific Harmonic Elimination Pulse Width Modulation,SHEPWM)具有控制简单、可以对谐波进行选择性消除等优点,但是需要求解较为复杂的非线性方程组,难度较大。基于狼群算法(Wolf Pack Algorithm,WPA)具有较好的全局寻优能力,本文将改进狼群算法(Improved Wolf Pack Algorithm,IWPA)分别应用到光伏系统最大功率点跟踪和逆变器SHEPWM技术中,并进行仿真验证。本文首先搭建了光伏电池仿真模型,对模型的输出特性进行仿真分析,验证模型的正确性;研究热斑效应的产生原因和解决对策,分析局部遮挡时阵列输出P-U曲线多峰的内在原因。针对传统狼群算法中游走方向固定、游走步长不能动态调节、人工狼之间缺乏信息交流、头狼不参与智能行为等缺点,提出了一种改进的狼群算法。该算法为探狼设计了变方向和基于斐波那契数列的变步长游走行为,在猛狼奔袭环节加入了与探狼之间的信息交流,同时增加了头狼寻猎原则,从全局性、收敛速度、收敛精度和鲁棒性四个方面对算法进行改进。仿真结果表明,改进的狼群算法与狼群算法相比,既提高了算法的全局搜索能力,又避免了算法易于早熟的缺点,具有很强的鲁棒性,在搜索精度和收敛速度上都有明显的提高。搭建光伏系统MPPT仿真模型,对不同遮挡条件的光伏阵列分类封装并研究其输出特性;对5种封装模型分别进行仿真分析,验证IWPA相比于WPA和扰动观察法在最大功率点跟踪上的优越性。建立消除5、7、11、13次谐波的SHEPWM非线性方程组,对基于改进狼群算法优化的SHEPWM分别进行单相和三相逆变过程的仿真分析,验证了 IWPA对于优化SHEPWM技术的有效性,同时与遗传算法仿真对比,仿真结果表明在SHEPWM开关角求解上IWPA相比于遗传算法的卓越性。
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