[发明专利]一种单传感器光伏组件优化器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种单传感器光伏组件优化器及其控制方法。优化器中，DC‑DC变换器的输入端连接到光伏电池，输出端依次通过差分采样调理电路、A/D模块和MPPT算法模块连接到数字脉宽调制器，数字脉宽调制器的输出端通过驱动电路连接到DC‑DC变换器的开关管。控制方法包括初始化单传感器光伏组件优化器、检测DC‑DC变换器输出电压、确定占空比变化速度、调整当前占空比并输出到DC‑DC变换器的开关管直到DC‑DC变换器的输出达到最大功率点等步骤。本发明的有益效果在于，仅通过一个电压传感器即实现MPPT控制，对A/D精度、传感器精度、控制器性能等的要求更低。应用本发明控制方法的单传感器光伏组件优化器启动、调整速度更快，寻优精度更高。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种单传感器光伏组件优化器及其控制方法。

背景技术

利用清洁的太阳能发电，是解决当前能源短缺的有效方法。作为太阳能发电的主要形式——光伏发电在系统遭遇局部阴影遮挡、内部光伏组件参数不一致等失配问题时，将发生明显的功率损失。失配情况下的功率损失问题不仅缩小了光伏发电系统在不同外部环境下的功率输出范围，而且增加了光伏发电系统失控运行的风险。为此，研究提升失配条件下光伏发电系统输出功率的方法，对提高光伏发电系统效率、保证系统稳定运行有着重要作用。

光伏发电系统在失配条件下发生明显功率损失的原因主要有两个：一是由于失配时光伏发电系统的输出特性曲线将呈现出多峰特性，传统的最大功率点跟踪(MaximumPower Point Tracking，MPPT)算法受到多个极值点的干扰，很难寻找到全局最大功率点；二是由于失配发生时，各光伏电池最大功率点所对应的电压、电流不再相同，即使系统成功寻找到全局的最大功率，系统内部相互串、并联的光伏电池也不能同时工作在各自的最大功率点，不能充分发挥发电潜能。

分布式最大功率点跟踪(Distributed Maximum Power Point Tracking，DMPPT)技术通过将光伏发电系统内每一块光伏电池均连接DC-DC变换器，有效提升了失配条件下光伏发电系统的输出功率。随着DMPPT技术的推广与发展，实现失配条件下光伏发电系统功率优化作用的多种DC-DC变换器被提出。为方便研究与应用，研究人员与工程人员提出了光伏优化器这一概念，以统一称呼这类变换器。

现有光伏优化器多采用固定电压法、扰动观察法、电导增量法等技术成熟的MPPT算法。其中又以基于扰动观察法的光伏优化器应用最为广泛。基于扰动观察法的光伏优化器，其装置内部同时包含电压传感器与电流传感器。为进一步降低系统成本，研究人员提出了单传感器光伏优化器这一概念。相较与传统的光伏优化器，单传感器光伏优化器因减少了传感器的数量而在DMPPT技术中显现出明显的成本优势。

现有单传感器光伏优化器大多需要繁杂的比较与精准的运算作为支撑才能实现控制，相较于传统光伏优化器，其对硬件精度、控制器性能等的要求都更高；从而造成现有单传感器光伏优化器的成本普遍偏高，严重削弱了其相较于传统光伏优化器的成本优势，大大限制了单传感器光伏优化器的实际应用与推广。

发明内容

本发明提供一种单传感器光伏组件优化器及其控制方法，保证其在兼顾寻优速度与精度的前提下克服现有单传感器光伏组件优化器成本偏高、控制复杂的缺点。

本发明采用的技术方案是：

一种单传感器光伏组件优化器，包括DC-DC变换器；所述DC-DC变换器的输入端连接到光伏电池，输出端依次通过差分采样调理电路、A/D模块和MPPT算法模块连接到数字脉宽调制器，数字脉宽调制器的输出端通过驱动电路连接到所述DC-DC变换器的开关管。

进一步地，所述DC-DC变换器为Boost变换器、二次型Boost变换器、Buck变换器或Buck-Boost变换器。

一种单传感器光伏组件优化器的控制方法，包括：