本發(fā)明屬于光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，具體涉及一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法。

背景技術(shù)：

1、飛船、衛(wèi)星等航天器在太空中飛行主要依靠電池提供動(dòng)力，而電力供給就來(lái)源于帆翼中的光伏電池。由于光伏電池系統(tǒng)中的非線性因素尤其多，同時(shí)身處太空、復(fù)雜的環(huán)境帶來(lái)系統(tǒng)的諸多不確定性，傳統(tǒng)的方法難以保證快速實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)處收斂并實(shí)時(shí)跟蹤，以及保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，基于這些原因，應(yīng)用免模型、實(shí)時(shí)優(yōu)化的極值搜索算法到光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤控制中，可實(shí)現(xiàn)全局最大功率點(diǎn)的搜索。

2、現(xiàn)有針對(duì)基于極值搜索算法的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的研究，例如基于自適應(yīng)滑模層極值搜索算法對(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行定量控制等，均是在已有的極值搜索算法和分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的，只能提供對(duì)系統(tǒng)的定性分析，不能對(duì)關(guān)鍵優(yōu)化參數(shù)的選取給出定量指導(dǎo)。

3、在極值搜索控制中，時(shí)滯是一類(lèi)廣泛存在且非常重要的特性，由于在利用輸出信號(hào)生成控制信號(hào)之前，對(duì)輸出信息的測(cè)量、計(jì)算以及傳輸?shù)刃枰囊欢ǖ臅r(shí)間，使得極值搜索控制中不可避免的存在量測(cè)時(shí)滯與傳輸時(shí)滯等。時(shí)滯的存在往往會(huì)給極值搜索控制的性能帶來(lái)不利的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、不穩(wěn)定。目前現(xiàn)有方法中尚未在考慮系統(tǒng)中存在時(shí)滯的情形下，對(duì)基于極值搜索的光伏最大功率點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有基于極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法未考慮系統(tǒng)中存在的時(shí)滯，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、不穩(wěn)定的問(wèn)題，而提出了一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，所述方法具體包括以下步驟：

3、步驟一、建立由n個(gè)光伏電池串聯(lián)發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)的理想數(shù)學(xué)模型，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的理想數(shù)學(xué)模型進(jìn)行泰勒展開(kāi)，得到二次型靜態(tài)目標(biāo)函數(shù)；

4、并估計(jì)二次型靜態(tài)目標(biāo)函數(shù)中最大輸出功率p*的上界，以及各光伏電池對(duì)應(yīng)的占空比上界和下界di*；

5、步驟二、根據(jù)二次型靜態(tài)目標(biāo)函數(shù)建立考慮時(shí)滯的控制系統(tǒng)，并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行平均化處理，得到與控制系統(tǒng)等價(jià)的擾動(dòng)系統(tǒng)；

6、步驟三、利用基于常微分方程的常數(shù)變易公式法以及估計(jì)出的最大輸出功率p*上界、占空比上界和下界di*，對(duì)擾動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析；

7、根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果獲得控制器參數(shù)，再利用控制器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制。

8、本發(fā)明的有益效果是：

9、本發(fā)明在考慮系統(tǒng)輸出時(shí)滯情況下，對(duì)基于經(jīng)典擾動(dòng)極值搜索算法的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制問(wèn)題進(jìn)行研究，通過(guò)構(gòu)建基于時(shí)間延遲的平均化理論方法對(duì)得到的時(shí)滯控制系統(tǒng)進(jìn)行平均化處理，并利用基于常微分方程的常數(shù)變易公式法對(duì)得到的等價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性定量分析，得到優(yōu)化參數(shù)與跟蹤控制性能以及控制算法估計(jì)誤差的最終上界表達(dá)式的定量關(guān)系，根據(jù)定量關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)的選取，為精確尋找關(guān)鍵優(yōu)化參數(shù)提供一套有據(jù)可循的規(guī)則，解決了現(xiàn)有方法未考慮系統(tǒng)中存在的時(shí)滯，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、不穩(wěn)定的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于，所述步驟一中，建立由n個(gè)光伏電池串聯(lián)發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)的理想數(shù)學(xué)模型，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于，所述對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的理想數(shù)學(xué)模型進(jìn)行泰勒展開(kāi)，得到二次型靜態(tài)目標(biāo)函數(shù)；具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于，所述步驟二的具體過(guò)程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于，所述利用基于常微分方程的常數(shù)變易公式法以及估計(jì)出的最大輸出功率p*上界、占空比上界和下界di*，對(duì)擾動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析；具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，其特征在于，所述根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果獲得控制器參數(shù)，再利用控制器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制；具體為：

技術(shù)總結(jié)
一種基于時(shí)滯極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，它屬于光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有基于極值搜索的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法未考慮系統(tǒng)中存在的時(shí)滯，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、不穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建基于時(shí)間延遲的平均化理論方法對(duì)得到的時(shí)滯控制系統(tǒng)進(jìn)行平均化處理，并利用基于常微分方程的常數(shù)變易公式法對(duì)得到的等價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性定量分析，得到優(yōu)化參數(shù)與跟蹤控制性能以及控制算法估計(jì)誤差的最終上界表達(dá)式的定量關(guān)系，根據(jù)定量關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)的選取，為精確尋找關(guān)鍵優(yōu)化參數(shù)提供一套有據(jù)可循的規(guī)則。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制。

技術(shù)研發(fā)人員：楊雪飛,董范天麗,梁曉玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9