[发明专利]局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法

权利要求书

1.一种局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法，包括：

步骤1，利用双向功率变换器建立局部遮挡条件下多光伏组件效率优化结构网络；

步骤2，分析效率优化结构网络功率处理策略；

步骤3，确定目标函数以及约束条件，建立最优线性模型，在实现各光伏组件功率重分配的基础上，使双向功率变换器能量损失最小化，提高总体能量效率；

所述步骤3包括：

步骤3-1，分析双向功率变换器能量损失过程；

所述步骤3-1包括：

引入p_i,1、p_i,2两个变量表示为：

其中，p_i,1代表经由双向功率变换器从共用直流能量总线流向光伏组件PV_i的功率流，p_i,2代表经由双向功率变换器从光伏组件PV_i流向共用直流能量总线的功率流，p_i为通过第i个光伏组件后接双向功率变换器功率流且满足：

p_i,1·p_i,2＝0，

流经双向功率变换器的功率流只存在一个方向的情况，p_i,1和p_i,2只存在其一有值的情况，且大于等于零，

η_i,1、η_i,2分别是功率流经由双向功率变换器从共用直流能量总线流向光伏组件PV_i和经由双向功率变换器从光伏组件PV_i流向共用直流能量总线的效率值，其范围为0到1,因此第i组效率优化结构网络能量损失表示为:

T为场效应管开关周期；

步骤3-2，确定目标函数以及约束条件，建立最优线性模型，使能量损失最小化，提高能量输出效率。

2.根据权利要求1所述的局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：

多光伏组件以串联形式连接，其中光伏组件个数为N，且N大于等于2，每个光伏组件连接与之相对应的双向功率变换器，所述双向功率变换器连接控制器，所述每个光伏组件连接一个双向功率变换器，每个所述双向功率变换器连接一个控制器，所述光伏组件、双向功率变换器和控制器之间一一对应，N个光伏组件经对应的双向功率变换器后并联共用直流能量总线。

3.根据权利要求2所述的局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法，其特征在于，所述双向功率变换器包括：

双向功率变换器实现能量的双向传输，包括非隔离式双向功率变换器和隔离式双向功率变换器，所述非隔离式双向功率变换器包括Buck-Boost、Cúk变换器；所述隔离式双向功率变换器包括Flyback、Forward、Half-Bridge、Push-Pull、Full-Bridge变换器，且不同形式的隔离式功率变换器可组合成隔离式双向功率变换器。

4.根据权利要求2所述的局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法，其特征在于，所述控制器包括：

效率提升最优控制器，所述效率提升最优控制器输入各光伏组件功率、双向功率变换器效率信息，利用所述效率提升最优控制器输入信息建立最优化线性模型，确定目标函数以及相关约束条件，使双向功率变换器的能量损失最小化，输出作用于双向功率变换器电子开关。

5.根据权利要求1所述的局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：

利用所述效率提升优化结构网络，各双向功率变换器只需处理光伏组件之间一部分不匹配的功率来平衡各光伏组件，提取整个系统的可用功率的工作旨在平衡各光伏组件干路上的电流，未被遮挡的光伏组件向局部被遮挡的光伏组件处补偿能量，即实现光伏组件之间的功率平衡；

P_i为通过第i个光伏组件后接双向功率变换器功率流，假设P_i为负，即功率流经由双向功率变换器从光伏组件PV_i流向共用直流能量总线，假设P_i为正，即功率流经由双向功率变换器从共用直流能量总线流向光伏组件PV_i；功率流P_i的正负代表功率传输的方向，双向功率流满足平衡条件：

式中N为光伏组件个数；

G_i为第i块光伏组件在对应光照条件下产生的功率，若第i块光伏组件出现局部遮挡的情况时，其他组件光照正常，则

G₁＝G₂＝…＝G_i-1＝G_i+1＝G_N＞G_i,i＝1,2…N，

通过双向功率变换器从正常的光伏组件向遮挡的光伏组件补偿电流，目的是匹配各光伏组件的功率使效率提高，即:

G₁+P₁＝G₂+P₂＝…＝G_i+P_i＝…＝G_N+P_N,i＝1,2…N。