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基于群搜索算法的光伏電池參數(shù)辨識方法與流程

文檔序號:11811605閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于群搜索的光伏電池參數(shù)辨識方法,所述參數(shù)辨識方法用于辨識單級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的光伏電池參數(shù),所述光伏電池通過m串n并組成光伏陣列:其特征在于:包括以下步驟:

步驟1:獲取光伏陣列輸出電壓UL1和輸出電流IL1及光伏電池的輸出電壓UL和輸出電流IL,由以下具體分步驟組成:

步驟1-1:讀取所述光伏陣列的輸出電壓UL1和輸出電流IL1;

步驟1-2:所述光伏電池的輸出電壓為UL=UL1/m,輸出電流為IL=IL1/n;

步驟2:搭建光伏組件機理模型:

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其中,UL、IL分別為輸出電壓和輸出電流,Iph.ref為標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的光生電流,Io.ref為標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的二極管反向飽和電流,n為二極管品質(zhì)因子,Rs為串聯(lián)電阻,Rsh為并聯(lián)電阻,T為電池的絕對溫度,K為玻爾茲曼常數(shù),K=1.380*10^(-23),q為電子電荷,q=1.680*10^(-19);

步驟3:設(shè)置目標(biāo)函數(shù)為適應(yīng)度是均方根誤差RMES;

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mi>S</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <msup> <mrow> <mo>&lsqb;</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中,x=[Iph.ref,Io.ref,Rs,Rsh,n]為所述光伏電池需要辨識的參數(shù);N為測量數(shù)據(jù)的采樣點的數(shù)目,適應(yīng)度為:

<mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>I</mi> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>h</mi> <mo>.</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mo>.</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mi>exp</mi> <mo>{</mo> <mo>&lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>q</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>L</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mi>K</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>L</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中,I為光伏陣列的實測輸出電流;

步驟4:初始化:設(shè)置群規(guī)模a、最大轉(zhuǎn)移距離lmax、最大轉(zhuǎn)向角αmax、最大迭代次數(shù)MAXGEN、發(fā)現(xiàn)者更新的最大嘗試次數(shù)try_number;所有成員的初始位置{Xi}、(i=1,2,...a)及其角度{ψi}Xi=(x1,x2,...,xa),ψi=(ψi1i2,...,ψi(a-1)),其中,xi為所述光伏電池需要辨識的參數(shù);發(fā)現(xiàn)者更新次數(shù)為0;迭代次數(shù)為0;

步驟5:計算各成員的目標(biāo)函數(shù)值,選取目標(biāo)函數(shù)值最小的成員作為發(fā)現(xiàn)者,并按照預(yù)設(shè)的比例隨機選取非發(fā)現(xiàn)者成員的80%為追隨者,其余的為游蕩者;

步驟6:對發(fā)現(xiàn)者、追隨者和游蕩者進行位置更新;由以下具體步驟組成:

步驟6-1:發(fā)現(xiàn)者的搜索行為;由以下具體分步驟組成:

步驟6-1-1:發(fā)現(xiàn)者更新次數(shù)加1;發(fā)現(xiàn)者從當(dāng)前位置開始搜索,然后在搜索空間中當(dāng)前位置的前方、左側(cè)、右側(cè)分別進行掃描,在三個方向分別更新位置,然后計各自的適應(yīng)度,把適應(yīng)值更好的點作為新的發(fā)現(xiàn)者,三個方向分別按照如下公式更新:

前方:

右方:

左方:

其中,Xkp為第k次迭代中發(fā)現(xiàn)者的位置;r1是一個平均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1的正態(tài)分布的隨機數(shù);r2是均勻分布在(0,1)的隨機數(shù);θmax為最大轉(zhuǎn)移角度,均為標(biāo)量;Dpk={Dik}為搜索方向,Dik=(di1k,di2k,...,dimk),搜索方向為一個單位向量,由搜索角度計算而來,過程如下:

若三個位置的適應(yīng)度均未優(yōu)于當(dāng)前適應(yīng)度,則按照下式轉(zhuǎn)變掃描角度,重新隨機取點;

步驟6-1-2:判斷發(fā)現(xiàn)者更新次數(shù)是否等于try_number;如果是,轉(zhuǎn)向步驟6-1-3;否則轉(zhuǎn)向步驟6-1-1;

步驟6-1-3:發(fā)現(xiàn)者的搜索角度更新為

步驟6-1-4:判斷群成員位置是否超出設(shè)定取值區(qū)間,如果是,轉(zhuǎn)向步驟

6-1-5;否則轉(zhuǎn)向步驟6-2;

步驟6-1-5:在搜索空間內(nèi)隨機初始化群成員的位置;

步驟6-2:追隨者的位置更新如下式:

<mrow> <msubsup> <mi>X</mi> <mi>i</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>X</mi> <mi>i</mi> <mi>k</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>3</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>X</mi> <mi>p</mi> <mi>k</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>X</mi> <mi>i</mi> <mi>k</mi> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中,Xik為第i個追隨者在第k次迭代中的位置,r3為均勻分布在(0,1)的隨機數(shù);

步驟6-3:游蕩者的位置更新如下:

其中,lw=α*r1lmax,其中,r1是一個平均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1的正態(tài)分布的隨機數(shù),α為迭代過程中游蕩者的轉(zhuǎn)向角;Xwk為第w個游蕩者在第k次迭代中的位置;

步驟7:計算群成員位置更新后的目標(biāo)函數(shù)值RMES值;

步驟8:判斷迭代次數(shù)是否等于最大迭代次數(shù)MAXGEN,如果否轉(zhuǎn)向步驟9,否則轉(zhuǎn)入步驟10;

步驟9:迭代次數(shù)加1;轉(zhuǎn)向步驟5,

步驟10:把發(fā)現(xiàn)者的位置作為電池參數(shù)的辨識結(jié)果輸出。

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