一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光伏发电技术领域，公开了一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置，该装置包括多个光伏电池组，每个光伏电池组均包括光伏电池

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置及其方法


[0001]本专利技术属于光伏发电
，具体涉及一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置及其方法
。

技术介绍

[0002]光伏电池的转换效率较低，容易受到外部环境和制造工艺的影响
。
光伏阵列在运行中也很容易受到各种随机因素的干扰，如飞鸟
、
云层
、
附近建筑物以及不合理的布局，导致部分区域出现阴影遮挡问题，使光伏输出不稳定
。
[0003]传统光伏阵列为了减轻阴影效应对光伏系统的不利影响，通常在多个光伏电池之间并联旁路二极管
。
当单个或多个光伏电池处于阴影中时，由于电池两端产生负电压，旁路二极管会从反向偏置状态切换到正向导通状态
。
这使得被阴影覆盖的光伏电池可以形成自身回路，而不会对整个光伏阵列的电力输出造成损失，避免了热斑效应的产生
。
[0004]然而使用旁路二极管会引入额外的导通损耗和功耗，降低系统的整体效率，还会引发光伏阵列的多峰值问题，所以采用全局最大功率跟踪，即
GMPPT
算法来解决，但是在面对复杂的阴影或者故障时，算法的精度不足会降低整体的输出功率，存在局限性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置及其方法，以解决上述出现的技术问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置，包括多个光伏电池组
、
译码器
、
总电流采样电路
、
主控芯片和
FPGA
芯片，每个光伏电池组均包括光伏电池
、
电流采样电路
、
上继电器组
、
下继电器组和译码器；光伏电池与电流采样电路
、
上继电器组
、
下继电器组分别连接，译码器与上继电器组
、
下继电器组分别连接；重构时多个光伏电池并联后再串联组成光伏阵列，光伏阵列连接总电流采样电路；
FPGA
芯片连接主控芯片，主控芯片分别连接所有的电流采样电路和译码器
。
[0007]进一步地，上继电器组与光伏电池正极连接，下继电器组与光伏电池负极连接
。
[0008]一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构方法，基于上述改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置，包括步骤如下：步骤
a
，基于光伏阵列的短路电流值判定重构；步骤
b
，需要重构时利用电流采样电路对各光伏电池短路电流进行测量；步骤
c
，将光伏阵列结构转换为树状结构基于蚁群算法建立树状结构路径，生成光伏阵列的重构方法；步骤
d
，
FPGA
芯片获取重构方法，将重构方案发送到主控芯片，主控芯片通过译码器对上继电器组和下继电器组进行控制
。
[0009]进一步地，采用的光伏阵列结构为网状连接方式结构
。
[0010]进一步地，所述步骤
a
包括：步骤
a1
，读取光伏电池两端的短路电压值，采集整个光伏阵列的短路电流值；步骤
a2
，根据短路电流值判断光伏阵列是否存在遮挡情况，若短路电流值低于设定阈值则存在遮挡进行重构，若短路电流值高于等于设定阈值则正常运行
。
[0011]进一步地，所述步骤
b
包括：步骤
b1
，进行重构时，主控芯片控制光伏阵列断开连接；步骤
b2
，电流采样电路读取光伏阵列内每个光伏电池的短路电流，将读取的短路电流参数通过总线传输给
FPGA
芯片
。
[0012]进一步地，所述步骤
c
包括：步骤
c1
，建立光伏阵列的分配模型，获取分配模型中光伏阵列串联数和需要重构的光伏电池数；步骤
c2
，将光伏阵列串联数作为树状图的节点分支数，将需要重构的光伏电池数作为树状图层数，将光伏阵列的分配模型转化为树状图模型；步骤
c3
，选择当前节点
i
对路径进行选择，当前节点
i
选择下一节点
j
的方法为：；其中，
J
为路径选择方法，
I
为当前节点
i
到下个连接的所有节点的集合，
k
属于集合
I
，
q
为
[0, 1]区间的随机数，
q0为
[0, 1]区间可调的选择概率参数，为当前节点
i
选择
k
路径的启发值，为
[0,1]区间固定参数，用于调试启发值与信息素作用权重占比，为当前节点
i
选择
k
路径的信息素；其中，；
L
a
为蚁群算法中当前蚂蚁已经选择过的所有光伏电池集合，
n
属于集合
L
a
，
B
为步骤
b
中采样的所有光伏电池短路电流集合，
B
n
为
n
光伏电池短路电流，
L
k
为当前蚂蚁选择
k
节点所对应阵列行的所有光伏电池集合，
m
属于集合
L
k
，
B
m
为
m
光伏电池短路电流；依次计算当前节点
i
的选择概率，然后根据选择概率采用轮盘赌选择法找到下一个节点
j
的路径：；为蚂蚁从当前节点
i
选择下一节点
j
的概率，为当前节点
i
到下一节点
j
的信息素，为当前节点
i
到下一节点
j
的启发值；步骤
c4
，一轮蚁群算法迭代完后，对每只蚂蚁得到的方案带入期望函数进行运算：
；
D
为期望函数值，
A
为光伏阵列行数集合，
q
属于集合
A
，
L
q
为光伏阵列
q
行上所有光伏电池，
n
属于集合
L
q
，
B
n
为
n
光伏电池短路电流；统计出所有蚂蚁的期望函数值，选出最大期望函数值的蚂蚁，获取蚂蚁选择的路径为集合
L
，集合
L
为本轮算法迭代最优路径，并构建本轮非最优路径为集合
Q
；对所有路径上的信息素进行更新，更新方法为：；其中，
la...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置，其特征在于，包括多个光伏电池组
、
译码器（5）
、
总电流采样电路（7）
、
主控芯片（8）和
FPGA
芯片（9），每个光伏电池组均包括光伏电池（1）
、
电流采样电路（2）
、
上继电器组（3）
、
下继电器组（4）和译码器（5）；光伏电池（1）与电流采样电路（2）
、
上继电器组（3）
、
下继电器组（4）分别连接，译码器（5）与上继电器组（3）
、
下继电器组（4）分别连接；重构时多个光伏电池并联后再串联组成光伏阵列（6），光伏阵列（6）连接总电流采样电路（7）；
FPGA
芯片（9）连接主控芯片（8），主控芯片（8）分别连接所有的电流采样电路（2）和译码器（5）
。2.
根据权利要求1所述的一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构装置，其特征在于，上继电器组（3）与光伏电池（1）正极连接，下继电器组（4）与光伏电池（1）负极连接
。3.
一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构方法，基于权利要求1所述的重构装置，其特征在于，包括步骤如下：步骤
a
，基于光伏阵列的短路电流值判定重构；步骤
b
，需要重构时利用电流采样电路对各光伏电池短路电流进行测量；步骤
c
，将光伏阵列结构转换为树状结构基于蚁群算法建立树状结构路径，生成光伏阵列的重构方法；步骤
d
，
FPGA
芯片获取重构方法，将重构方案发送到主控芯片，主控芯片通过译码器对上继电器组和下继电器组进行控制
。4.
根据权利要求3所述的一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构方法，其特征在于，采用的光伏阵列结构为网状连接方式结构
。5.
根据权利要求3所述的一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构方法，其特征在于，所述步骤
a
包括：步骤
a1
，读取光伏电池两端的短路电压值，采集整个光伏阵列的短路电流值；步骤
a2
，根据短路电流值判断光伏阵列是否存在遮挡情况，若短路电流值低于设定阈值则存在遮挡进行重构，若短路电流值高于等于设定阈值则正常运行
。6.
根据权利要求3所述的一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构方法，其特征在于，所述步骤
b
包括：步骤
b1
，进行重构时，主控芯片控制光伏阵列断开连接；步骤
b2
，电流采样电路读取光伏阵列内每个光伏电池的短路电流，将读取的短路电流参数通过总线传输给
FPGA
芯片
。7.
根据权利要求3所述的一种基于改进蚁群算法的光伏阵列全局重构方法，其特征在于，所述步骤
c
包括：步骤
c1
，建立光伏阵列的分配模型，获取分配模型中光伏阵列串联数和需要重构的光伏电池数；步骤
c2
，将光伏阵列串联数作为树状图的节点分支数，将需要重构的光伏电池数作为树状图层数，将光伏阵列的分配模型转化为树状图模型；步骤
c3
，选择当前节点
i
对路径进行选择，当前节点
i
选择下一节点
j
的方法为：；其中，
J
为路径选择方法，
I
为当前节点
i
到下个连接的所有节点的集合，
k
属于集合
I
，
q
为
[0, 1]
区间的随机数，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟，李杨，戴忠余，
申请(专利权)人：成都量芯集成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：