基于 TL-THAAD-GMPPT 的光伏系统部分遮挡全局最大功率点跟踪方法

《Scientific Reports》：TL-THAAD-inspired event-driven GMPPT strategy for PV systems with comprehensive multi-criteria and statistical validation

　　

摘要

在光伏（PV）系统中，部分遮挡会导致功率-电压（P-V）曲线呈现非线性且多模态的特性，其中包含许多局部最大值，这使得全局最大功率点跟踪（GMPPT）成为一项具有挑战性的非凸优化问题。本文介绍了一种确定性的、基于事件的处理方法，称为TL-THAAD-GMPPT。该方法将跟踪过程分为四个连续的决策阶段：观察、区分、交互和评估。一旦检测到运行点的显著下降，就会立即开始全局搜索，从而最小化不必要的控制措施，同时保持全局搜索的可能性。TL-THAAD-GMPPT结合了有限范围的探测、系统化的候选项排序、有方向的占空比收敛以及对于波纹的敏感度评估，以确定并维持全局运行范围。该方法通过使用MATLAB/Simulink模型对光伏供电的升压转换器在标准运行状态、四种静态部分遮挡情况以及运行条件之间的动态变化进行了测试。验证内容包括瞬态和稳态性能分析、多标准评估、统计检验以及消融研究，以衡量关键算法元素的影响。测试结果显示，在所评估的静态部分遮挡情况下，TL-THAAD-GMPPT的收敛时间约为0.2秒，稳态功率波动控制在±1–±2瓦范围内，并能有效摆脱局部最大功率点的陷阱。在四种静态场景下，GMPPT跟踪效率范围在98.7%到99.6%之间。该方法的整体性能表现优异，其雷达面积指数为2.77 A.U.，全球加权值指数（WVI）为0.950（95%置信区间：0.941–0.958）。这些结果表明，TL-THAAD-GMPPT为复杂部分遮挡环境下的全球光伏功率监测提供了一种有效的确定性方法，规避了多种随机GMPPT技术所需的基于群体的优化过程。