[发明专利]一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统及方法

权利要求书

1.一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统，其特征在于它包括光伏电池组和MPPT控制器；其中，所述MPPT控制器包括A/D转换模块、A/D控制模块、寻优MPPT模块，PWM模块、电桥驱动模块和DC/DC模块；所述A/D转换模块输入端采集光伏电池组件的电压和电流数据，其输出端连接A/D控制模块的输入端；所述MPPT模块的输入端连接A/D控制模块的输出端，其输出端与PWM模块的输入端连接；所述电桥驱动模块的输入端连接PWM模块的输出端，其输出端连接输出电压信号的DC/DC模块。

2.根据权利要求1所述一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统，其特征在于所述A/D转换模块是8位ADC模拟/数字转换器芯片。

3.根据权利要求1所述一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统，其特征在于所述DC/DC模块为传统的BOOST电路。

4.根据权利要求1所述一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统，其特征在于所述PWM模块带驱动电路，且驱动电路由SG3524芯片构成。

5.一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①数据准备：存储光伏电池板在无阴影遮蔽的情况下的开路电压U_OCA和短路电流I_SCA，以上数据亦可从光伏电池板使用手册上查询到，并计算短路电流比上开路电压的斜率，记为k_A；

②在程序初始化时，设定变换器电流占空比D，由A/D转换模块采集光伏阵列在均一光照无阴影时的最大功率点工作电压U_max，工作电流I_max；采集当前光伏阵列的电压和电流U(k)，I(k)，计算ΔI＝|I_max-I(k)|；设定检测光伏阵列电流突变阈值K1，若ΔI＜K₁，则光伏阵列未收到阴影遮蔽，采用传统方法寻找最大功率点；若ΔI＞K₁，则发生了阴影遮蔽情况；

③当发生阴影遮蔽情况时，计算第一辅助判断电压量其中I_S表示当太阳能电池工作点电压U=U_max时对应的工作电流；根据相似三角形法则，可以得出阴影遮蔽时光伏板最大功率点的电压必介于Us1和U_max之间；

④调整变换器电路开关占空比，使光伏阵列工作电压逐渐接近Us1，当I_S2＝I(k+1)＝U(k+1)×k_A＝0时，记U_S2＝U(k+1)，其中Us2为第二辅助判断电压量，U_n+1为当前工作点电压量；

⑤调整占空比直到找到Us2时，记录电压变化时最大的功率点Pk=Uk*Ik；阴影条件下，影响电池板功率输出的影响因素主要有阴影分布面积、阴影部分光强大小和阴影排列方式；可通过阴影系数来平均上述三个条件的平均影响，设阴影系数为若m>1,可判断阴影遮蔽时光伏板最大功率点处的电压必介于Us2和U_max之间，否则，电池最大功率点处的电压必介于Us1和Us2之间；

⑥若阴影系数m>1,则从U=U(k)处采用电导增量法寻找最大功率点，若m<1,则继续调节占空比，使工作电压朝Us1移动，判断ΔI＞K1若满足该条件，则继续调整占空比使得Uk接近Us1；若不满足，从目前工作点U=Uk处可采用电导增量法寻找最大功率点，最后，将确定选取了的Uk赋值给U*进行下一步的计算；

⑦以U*作为变步长电导增量法的初始值，以ΔU=0.1V-0.5V的步长对U*进行扰动，测量电池板的输出电流I(k)，计算dU=U(k)-U(k-1),dI=I(k)-I(k-1),dP=U(k)*I(k)-U(k-1)*I(k-1)；

⑧如果步骤⑦计算出的dU为0，则可判断dI的正负，若dI大于0，则电压增加ΔU，否则减小ΔU；如果dU不为0，则判断dI/dU+I/U的正负，若dI/dU+I/U大于零，则电压增加(dP/dU)*ΔU，反之减小(dP/dU)*ΔU。

6.根据权利要求5所述一种阴影条件下光伏阵列最大功率点快速寻优系统的工作方法，其特征在于所述步骤①中的无阴影遮蔽条件是光强为1000W/m²，温度为25摄氏度条件下的环境。