[发明专利]基于DPP结构的光伏优化模块及其控制方法

权利要求书

1.一种基于DPP结构的光伏优化模块，其特征在于：三个光伏子模块、两个差额变换器、一个中央变换器和一个MPPT控制单元，其中，三个光伏子模块串联连接，两个差额变换器与光伏子模块并联连接，中央变换器连接在所述的光伏优化模块的输出端，所述MPPT控制单元根据采集的第一和第二光伏子模块的输出电压和电流以及光伏优化模块总的输出电压和中央变换器的电感电流，在分时自适应使能信号的控制下运行扰动观测法，输出两个电压参考信号和一个电流参考信号，所述两个电压参考信号分别经过第一和第二光伏子模块的比例积分双闭环控制器进行控制，所述电流参考信号经过中央变换器的比例积分控制器进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于DPP结构的光伏优化模块，其特征在于：所述的差额变换器采用Buck-Boost电路，中央变换器采用Boost电路。

3.根据权利要求1所述的基于DPP结构的光伏优化模块，其特征在于：中央变换器采用Boost电路，包括第一电感L、第一开关S和二极管，其中，第一电感和二极管串联连接，所述第一开关与第一电感和二极管并联。

4.根据权利要求1所述的基于DPP结构的光伏优化模块，其特征在于：每个差额变换器采用Buck-Boost电路，包括两个开关和一个电感，其中，两个开关串联连接，电感与两个开关并联。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于DPP结构的光伏优化模块，其特征在于：每个变换器配备有独立的比例积分控制器，用以实现电压或电流的跟踪控制。

6.一种基于权利要求1所述的基于DPP结构的光伏优化模块的控制方法，其特征在于：首先设置MPPT控制单元的使能信号初始值为1，对第一光伏子模块进行电压扰动，当第一光伏子模块的输出达到最大功率时，设置MPPT控制单元的使能信号为0，开始对第二光伏子模块进行电压扰动，同时保持第一光伏子模块的电压在最大功率点电压，当第二光伏子模块的输出达到最大功率时，设置MPPT控制单元的使能信号为-1，开始对中央变换器的电感电流进行扰动，从而扰动第三光伏子模块的电压，使其输出达到最大功率。

7.根据权利要求6所述的基于DPP结构的光伏优化模块的控制方法，其特征在于：所述MPPT控制单元内设置有公共变量，在对第一光伏子模块进行电压扰动时，将第一光伏子模块的输出电压和电流赋予该公共变量，在自适应使能信号的控制下运行扰动观测算法，输出电压参考信号V_ref1，此时，为了避免第一光伏子模块进行MPPT时第二光伏子模块因等待而引起的功率损失，让第二光伏子模块跟随第一光伏子模块的电压参考信号，即令V_ref2＝V_ref1。

8.根据权利要求6所述的基于DPP结构的光伏优化模块的控制方法，其特征在于：在对第一光伏子模块进行MPPT时，第二光伏子模块的电压跟随第一光伏子模块经扰动后的电压参考信号，此时，第三光伏子模块的电压也被扰动。

9.根据权利要求6所述的基于DPP结构的光伏优化模块的控制方法，其特征在于：所述MPPT控制单元根据光伏优化模块的总输出电压和中央变换器的电感电流进行扰动观测法，以调整中央变换器的电感电流，从而扰动第三光伏子模块的电压。

10.一种基于权利要求1所述的基于DPP结构的光伏优化模块的控制方法，其特征在于：MPPT控制单元采样第一和第二光伏子模块的输出电压V_pv1，V_pv2和输出电流I_pv1，I_pv2，光伏优化模块的总输出电压V_o和中央变换器的电感电流I_L作为输入，在分时自适应使能信号clock的控制下运行扰动观测法，并输出两个电压参考信号和一个电流参考信号，两个电压参考信号V_ref1，V_ref2分别经过第一和第二光伏子模块的比例积分双闭环控制器，生成两个具有相应占空比的脉宽调制信号控制开关S₂和S₄，同时这两个脉宽调制信号的非信号分别控制S₁和S₃，电流参考信号I_{L_ref}经过中央变换器的比例积分控制器，生成相应占空比的脉宽调制信号控制其开关S，照此，MPPT控制单元不断调整每个光伏子模块的工作电压，使每个光伏子模块均能工作在其MPP处，最终保证整个光伏优化模块在失配条件下输出其理想最大功率。