[发明专利]一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法

权利要求书

1.一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统，其特征在于：包括光伏阵列、直流转换器、滤波器、逆变器、驱动机构、中心控制器、电信号采样单元以及传感器单元，

所述电信号采样单元采集光伏组件的输出电压值和电流值，与中心控制器电连接；

所述直流变换器用于根据脉宽调制信号调节所述光伏阵列的功率输出参数，直流变换器的输入端与光伏阵列的输出端电连接，直流变换器的控制端与所述中心控制器的控制端电连接；

所述滤波器为超级电容器，一端与直流变换器的输出端电连接，另一端与逆变器的输入端电连接，

所述逆变器，用于将光伏阵列输出的直流电转换为符合输出干线电压频率的交流电；

所述传感器单元采集环境数据，与中心控制器电连接；

所述驱动机构，用于驱动光伏阵列机械调整受光面的角度，与中心控制器电连接；

所述中心控制器，包括有主控器和存储器，所述存储器与主控器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法，其特征在于：所述的光伏阵列由若干个光伏组件组成，各个所述光伏组件包括光伏板、支撑杆以及底座，所述支撑杆的上端与光伏板的中心顶端固定连接，所述支撑杆的下端设置有滑动球，所述底座的上端设置有球形槽，所述支撑杆通过滑动球与球形槽滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法，其特征在于：所述驱动机构包括分别对称有设置在光伏板四个端角的调节机构和液压泵，所述调节机构包括气缸以及连接件，所述连接件固定设置在光伏板的端角下端，所述驱动气缸的一端与连接件铰接，所述驱动气缸的下端与底座固定连接，四个气缸的驱动端通过油导管分别与液压泵的输出端口密封连接，四个所述气缸受所述液压泵单独控制，所述液压泵的驱动端与主控器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法，其特征在于：所述的传感器单元包括温度传感器、光照传感器、定位器以及倾角传感器，所述温度传感器、光照传感器、定位器以及倾角传感器均与主控器电连接，所述倾角传感器安装在光伏板的中心下端用于检测光伏板的倾角，所述温度传感器和光照传感器安装在光伏板的上端用于检测光伏板的表面温度以及环境中的光照强度。

5.一种控制方法，适用于如权利要求1所述的一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、主控器对光伏板所在地理位置通过传感器单元采集的实时数据进行分析，控制驱动机构动作，驱动机构调整光伏阵列的倾角，使得太阳光直射照向光伏阵列；

S2、主控器实时采集光伏阵列的输出电压和输出电流值，得到输出电压和输出电流的数据阵列，并将数据存储在所述存储器中；

S3、在主控器的运算单元中采用最大粒子群算法搜索光伏阵列的初始最大功率点，算法的输入为存储器中存储的电流电压矩阵数据，得到此时的输出功率、输出电压和输出电流；

S4、根据粒子群算法搜索到的初始最大功率点，得到对应的初始占空比；

S5、根据初始占空比采用自适应干扰观测法进行变步长占空比扰动控制，将最终占空比控制信号输出给最大功率点控制电路；

S6、最大功率点控制电路根据最终占空比控制信号控制光伏阵列工作，使其稳定工作在最大功率点附近。

6.根据权利要求5所述的一种控制方法：其特征在于：

步骤S3中，采用粒子群算法搜索光伏阵列的初始最大功率工作点具体步骤如下：

S31、初始化粒子群参数，确定种群粒子个数、学习因子、加权系数、最大速度和迭代次数；

S32、确定目标函数，目标函数为太阳光直射下光伏阵列的输出功率P(U,I)；

S33、计算各个粒子的适应度函数值，并通过比较得到各个粒子的当前最优适应值Pbest和全局最优适应值Gbest；

S34、更新粒子的速度、位置和目标函数；

S35、判断是否满足迭代次数，若是，则输出最优解，得到此时的输出功率P、输出电压U和输出电流I，若否，则返回步骤S33。