[发明专利]一种局部阴影遮挡下提高光伏优化器调整速度和准确度的前馈MPPT控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电及物联网通信技术领域，具体涉及一种局部阴影遮挡下提高光伏优化器调整速度和准确度的前馈MPPT控制方法。

背景技术

为解决光伏发电系统中的一个或多个光伏组件存在局部阴影遮挡时，各个光伏组件之间的特性失配将导致系统输出功率显著下降的问题，目前较为成熟的方法是将每个光伏组件的输出经功率优化器(Power Optimizer)或称模块集成变换器(Module Integrated Converter，MIC)进行分布式最大功率点跟踪(DMPPT)后，再串联输出。光伏优化器是一种DC/DC设备，其内部执行最大功率点跟踪(MPPT)算法，可以在一串光伏组件中的一个或多个组件在光照不均或组件老化导致的特性曲线失配情况下，使其对应的光伏组件保持最大功率输出。将光伏组件及其相连的光伏优化器视为一个光伏单元，从图1可以看出，相比独立的光伏组件，光伏单元可以在很宽的电压输出范围内均工作于最大功率点。

以BUCK型光伏优化器为例，电路拓扑和控制环节如图2所示，光伏优化器的控制由电压控制环和MPPT控制环共同构成。为了使光伏组件有更大的功率传输，光伏优化器必须实时检测组件的输出功率，以及时调整光伏组件的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，即进行最大功率点跟踪MPPT。优化器常用的MPPT控制技术有：恒电压控制、扰动观察法、电导增量法和双模式MPPT控制技术。

MPPT控制技术中最常用的为扰动观察法，其控制过程为：先初设一个光伏组件工作电压，然后通过调节功率开关管的占空比给光伏阵列输出电压周期性的扰动，例如使其增加，然后比较扰动前后光伏的输出功率，如果输出功率因此增加，说明光伏工作于最大功率点的左侧，则应在下一扰动周期继续保持当前的扰动方向，增大光伏组件的输出电压；反之若输出功率减小，则说明光伏工作于最大功率点的右侧，当前扰动方向使工作点远离最大功率点，所以应改变扰动方向，使光伏组件输出电压减小。经过反复的调整，最后使光伏组件的工作点逼近最大功率点。

使用扰动观察法需要反复地增大或减小输出电压使组件的工作点逼近最大功率点，需要进行多次的功率计算比较，运算量大，运算时间长，因此光伏优化器对光伏组件进行MPPT调整时存在速度较慢、不够精确的缺点。实验发现，当光伏组件受阴影遮挡时，光伏组件的输出电压和输出功率会急剧下降；但几乎同时，由于电压环的调整，优化器输出电压会迅速提升至之前电压；在MPPT环的调整下，电压再次缓慢下降直至到当前光照条件下最大功率输出电压；当光照恢复时，过程与之类同，如图3所示。因此可看到在动态条件下，MPPT过程会影响到MPPT平均效率，调整速度越慢，平均MPPT效率越低。

发明内容

基于上述，本发明提供了一种局部阴影遮挡下提高光伏优化器调整速度和准确度的前馈MPPT控制方法，在光伏优化器之间实现互相通信的条件下，最先受到阴影遮挡的优化器可以将MPPT调整参数作为前馈信号传输给即将接受到同样阴影遮挡的优化器，通过前馈MPPT调整，其它优化器的MPPT调整将更为精确、迅速。

一种局部阴影遮挡下提高光伏优化器调整速度和准确度的前馈MPPT控制方法，如下：

当阴影遮挡开始影响光伏阵列时，使光伏阵列中首个受遮挡影响的光伏组件通过其所连的光伏优化器进行MPPT调节控制，从而在遮挡条件下将输出电压稳定在最大功率点上；

进而该光伏优化器将相应的调整信息发送给光伏阵列中其余光伏优化器，并作为这些光伏优化器的前馈信号；

当接下来光伏阵列中其他光伏组件陆续受遮挡影响时，这些光伏组件通过各自所连的光伏优化器根据所述的前馈信号进行MPPT调节控制，快速将输出电压稳定在最大功率点上。

所述的调整信息包括：受遮挡影响瞬间下降后的输出电压值、经MPPT调节控制后稳定在遮挡条件下最大功率点上的输出电压值、受遮挡消失瞬间上升后的输出电压值、光伏优化器的输入/输出电压比值以及MPPT调节控制过程中关于PID(比例-积分-微分)以及MPPT的参数值。