[发明专利]基于分时自适应MCT算法的DMPPT光伏发电模块

说明书

【技术领域】

本发明属于太阳能光伏发电领域，特别涉及一种基于分时自适应最大电流追踪算法的子光伏板级别分布式最大功率跟踪光伏发电模块。

【背景技术】

面对由化石燃料引起的全球能源危机和环境问题，太阳能是目前最有应用前景的清洁可再生能源。然而，由于实际中存在的非理想条件，比如阴影遮挡、污点、热梯度、倾斜等，光伏系统的表现受到严重的影响。对于传统集中式或者光伏串级别的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)光伏系统，光伏板之间的失配现象会导致光伏阵列的功率-电压曲线出现多峰值，难以定位到全局的最大功率点(Maximum Power Point，MPP)。即使追踪到了全局的最大功率点，该全局最大功率也低于光伏阵列中所有光伏板可输出的最大功率之和。

为了解决这些问题，在传统光伏系统中引入了光伏优化模块，构成了基于分布式最大功率跟踪(Distributed Maximum Power Point Tracking，DMPPT)的光伏系统。DMPPT的概念是将一个DC-DC变换器与一块标准光伏板相连构成一个模块(称之为“光伏优化模块”)，再以该模块为基本单元进行串并联构成一个光伏阵列。相比于传统集中式或者光伏串级别的MPPT光伏系统，光伏板级别的DMPPT系统可以允许所有光伏板在失配条件下工作在各自的最大功率点。由于每个DC-DC变换器都需要一组MPPT控制芯片和电压电流传感器，DMPPT光伏系统的成本要远远高于传统集中式或者光伏串级别的光伏系统。

【发明内容】

本发明基于分布式光伏发电系统，提出了一种DMPPT光伏发电模块，同时提出了一种只检测总输出电流的分时自适应最大电流跟踪(Maximum Current Tracking，MCT)算法，以进一步解决常见的小范围的失配问题和提高光伏优化模块的集成度。

本发明采用以下技术方案：

基于分时自适应MCT算法的DMPPT光伏发电模块，括若干串联的集成光伏板，所述集成光伏板包括三个光伏晶元串和一个MPPT控制芯片，每个光伏晶元串连接一个Buck变换器，三个Buck变换器的输出端串联，并由所述MPPT控制芯片控制实现该集成光伏板的最大功率追踪。

进一步的，所述若干串联的集成光伏板连接到中央逆变器。

进一步的，所述DMPPT光伏发电模块中存在一快一慢两个控制环；在较慢的控制环中，中央逆变器应用扰动观测法不断更新光伏板的输出电压V_o；而在较快的控制环中，Buck变换器以更高的频率迭代，使得此V_o下的光伏板总输出电流I_o达到最大。

进一步的，MPPT控制芯片采样集成光伏板中每个光伏晶元串的输出电压V_pv1，V_pv2，V_pv3和集成光伏板的总输出电流I_o作为输入，经分时自适应MCT算法计算并输出三个参考电压信号V_ref1，V_ref2，V_ref3；三个参考电压信号V_ref和三个光伏晶元串输出电压V_pv经过电压外环生成一个参考电流信号，这个参考电流信号和总输出电流I_o经过电流内环生成一个控制电压信号；该控制电压经脉宽调制器生成具有相应占空比的脉宽调制信号去控制Buck变换器的开关，使得光伏晶元串工作在该参考电压V_ref处；MPPT控制芯片不断调整每个光伏晶元串的工作电压，最终保证每个Buck变换器输入端均工作在相应光伏晶元串当前的最大功率点处。