[发明专利]光伏阵列动态组态优化系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏阵列技术领域，尤其涉及一种光伏阵列动态组态优化系统。

背景技术

太阳能作为一种新能源，与传统的能源相比具有储量丰富、分布广泛、清洁环保等优点，因此，它的研究与应用越来越受当今社会的重视^[1]。

传统的光伏阵列的串并联结构是固定的，当阴影发生时，阵列中的光伏组件特性会互相影响，导致光伏阵列的输出功率减少。为减小阴影的影响，使光伏阵列根据自身的工作状态实时自动调整其连接方式，即动态组态优化，是提高光伏阵列输出功率的重要方法。现有技术还提出了一种基于模型预测控制的组态优化方法来实现光伏阵列最大输出功率控制，但该文献只通过实际例子对东、南、西3个方向安装的光伏组件进行交叉重新组态。现有技术将光伏阵列分为固定部分和可调整部分，通过开关矩阵将两部分连接，其控制策略分别采用冒泡法和基于模型的控制算法对开关矩阵进行控制。现有技术中对控制策略进行改进，但是这些方法都是基于太阳能电池元，而不是作为光伏阵列基本单元的光伏组件。现有技术将开关矩阵置于光伏阵列和集中逆变器之间，在总体阵列结构TCT一定的情况下，根据光强均衡算法，改变阵列中组件的位置，选出能传递最大功率的阵列组态，从这些组态中选出需调整组件数量最少的组态作为最优组态。但所需要的开关器件和检测元件较多。现有技术中电气阵列重构控制器可以感受光强的高中低，但可供选择的光伏阵列只有并联、串联、串并联三种组态。

现有技术的组态优化控制算法中控制对象是太阳能电池元，而多数光伏阵列是通过光伏组件的串并联连接实现的，硬件平台是基于MATLAB和记录数据、采集和存档管理的硬件设备Agilent Data Acquisition/Switch Unit34907A进行通信、控制，整个硬件平台成本较高；组态优化开始的条件是不断检测第一行的输出电压V1和整个阵列的输出电压V_out，当V₁＜δV或V_out-(m×V₁)<δV时，判断出现局部阴影，启动组态优化控制策略。组态优化的控制准确度和稳定性很大程度上取决于δV的大小，现有技术的δV需要根据外部环境实时更新，难度较大。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述不足，提供了一种光伏阵列动态组态优化系统；本发明将组态优化控制策略应用到光伏组件水平，基于DSP主控板建立光伏阵列动态组态优化系统，实验平台成本较低、简单实用，使δV通过简单的算法根据采样数据实时自动更新。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种光伏阵列动态组态优化系统，包括相连接的主电路、控制电路，所述主电路包括固定部分光伏阵列组件、开关矩阵、可调整部分光伏阵列组件，固定部分光伏阵列组件通过开关矩阵与可调整部分光伏阵列组件连接，控制电路包括主控板、驱动电路、检测电路；主控板通过驱动电路分别与固定部分光伏阵列组件、可调整部分光伏阵列组件连接，可调整部分光伏阵列组件通过检测电路、保护电路与主控板连接，固定部分光伏阵列组件通过检测电路、保护电路与主控板连接。

所述主控板为DSP主控板。本发明基于TI公司的TMS320F2812DSP主控板建立光伏阵列动态组态优化系统作为实验平台，成本低、简单实用。

当固定部分光伏阵列组件的某一行被阴影遮挡时，将可调整部分光伏阵列组件受光照较好的模组并联到该行来提高电流，减小阴影的影响，提高整个阵列的最大输出功率。

在组态优化过程中，由于固定部分的存在，光伏阵列提供的电压电流可以满足与之相连器件的正常工作；所需的电压和电流传感器的总数为2m+1,开关数目为2m²，光伏阵列只需一个集中式的最大功率跟踪器。

开关矩阵中的开关为电磁式继电器开关。电磁继电器控制简单，易于维护，能够实现控制电路与主电路电气隔离。

考虑到光伏阵列的电压电流等级，本发明选用的电磁继电器的型号为BPM2-SS-212L，额定电流为5A，额定电压为30VDC，采用ULN2003实现对继电器的控制逻辑。

检测电路的测量元件为霍尔电压传感器，型号为VSM025A，从电压传感器出来的信号经过调理电路进入A/D转换引脚。

本发明的有益效果：

1.本发明将组态优化控制策略应用到光伏组件水平；

2.3.本发明采用主控板为DSP主控板建立光伏阵列动态组态优化系统作为实验平台，成本低、简单实用，根据采样数据实时自动更新。

附图说明