[发明专利]一种面向船舶的光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种面向船舶的光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法，主要用于抑制船舶光伏系统运行过程中出现的各类扰动问题。本方法将光伏阵列分割为大小不等的若干组，每一组内的光伏电池板以全交叉形式连接，各组的大小及内部结构可根据实际情况灵活布局；对于每一组电池板内部，按遮阴程度细分为未遮阴、轻度遮阴、中度遮阴以及重度遮阴等类别，并建立基于神经网络的最大功率点离线及在线混合预测模型：由离线模型快速实现最大功率点的粗调，再由在线算法实现精调；光伏系统的实际运行数据通过反馈不断修正神经网络模型，且通过添加适当长度的时间窗对反馈数据的时效性进行限制，从而提升光伏系统在船舶特殊应用环境下的最大功率点跟踪精度。

技术领域

本发明涉及光伏最大功率点跟踪技术领域，特别涉及一种面向船舶的光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法。

背景技术

近几年在海洋运输中，许多绿色能源技术广泛发展并被应用于远洋船舶中，以期在节能减排方面取得可喜的成绩。例如，所谓的绿色船舶广泛地配备有大规模的光伏(PV)系统，以充分利用海洋中丰富的太阳能进行发电。然而，由于特殊的工作环境，海上光伏系统的设计和控制与陆地光伏系统有很大的不同。

一方面，海上光伏系统总是随着船移动而穿过地球的不同气候区域，特别是对于远洋船舶而言，当船移动时，安装在甲板上的PV阵列可能会部分甚至全部被云层、较高的甲板、驾驶台以及比PV阵列高的其他设备(例如桅杆、烟囱、起重机等)遮蔽。此外，阴影可能会随着船舶在横向和纵向上的移动和晃动而动态变化，这些阴影将对整个光伏输出产生重大影响。另一方面，船舶上的光伏组件常年在高盐度和高湿度的海洋环境中运行，组件常年处于海水和盐颗粒的覆盖之中，这大大加快了PV组件的腐蚀速度。由于腐蚀，光伏组件的功率-电压(P-V)特性和电流-电压(I-V)特性都会发生不同程度的变化，这也将直接影响最大功率点跟踪的性能。

本发明提出了一种面向船舶的光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法，以保证光伏系统在海洋环境下运行能够具有良好的最大功率点跟踪控制性能。

发明内容

本发明针对船舶光伏系统长期工作于船舶海洋环境下所遇到的各类扰动问题，如随船运动下的局部遮阴、动态光照问题，长期海洋环境腐蚀下的电池板老化问题等，提出了本发明提出了一种面向船舶的光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法，以保证光伏系统在海洋环境下运行能够具有良好的最大功率点跟踪控制性能，解决船舶光伏系统的MPPT控制问题，具体包括以下步骤：

步骤S1：将船舶光伏系统中光伏电池板分割为多组，得到分组后光伏电池板。

步骤S2：将分组后每组光伏电池板内部按照n×m进行全交叉连接。

步骤S3：对于全交叉连接的每一电池板组，每组电池板路端连接DC/DC控制电路，每条并联支路分别安装光强传感器和温度传感器。

步骤S4：将分组后的每组电池板内部遮阴情况进行分类。

步骤S5：基于BP神经网络，对步骤S2中的每一光伏电池板组构建离线MPPT预测模型。

步骤S6：设计模拟实验，得到BP神经网络的初始训练样本。

步骤S7：根据训练完成的神经网络模型，直接获得当前环境下该电池板组的最大功率点电压近似值。

步骤S8：路端DC/DC电路驱动该电池板组工作在最大功率点电压近似值位置处，并开始基于扰动观察法的在线MPPT，直至电池板组工作于最大功率点。

步骤S9：记录当前环境参数及最大功率点数值，作为最新获取的数据样本，反馈并存储光伏系统实际运行数据所添加时间窗的处理。

作为优选，步骤S1中所述将船舶光伏系统中光伏电池板分割为多组，具体为：