[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

说明书

本发明公开了一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法，包括光伏阵列、直流变换器、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，输入端与光伏阵列的输出端电连接，控制端与所述中心控制器的控制端电连接；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，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；该技术方案可以显著提高光伏发电效率以及光伏输出功率的控制精度。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体的，涉及一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法。

背景技术

如今，分布式光伏发电系统高速发展，对光伏发电控制技术提出了更高的要求，基于开关电容的直流-直流变换器由于体积小和低磁化的优点，在光伏发电系统中有很大应用前景，通常用于光伏阵列输出侧进行最大功率点跟踪(MPPT)控制。

在实际运行过程中，由于天气和周边气温变化的缘故，光伏阵列的光照和阴影情况变化很大，传统的反应式控制方法不能及时预测阴影及遮挡情况，开关电容变换器控制需要快速反应，而传统变换器控制算法是建立在单一开关输出占空比的基础上，有些情况下会产生进入死区而无法自主返回，从而导致控制失败，所以无法达到全天候的最优MPPT控制。由于室外的光伏阵列一旦安装完毕，其布置结构是固定的，光照对于光伏发电效率影响较大，如何根据太阳光的直射角度调整光伏板的受光面角度，是目前需要面对的挑战，也是提高光伏发电效率的有效措施；其次，如果控制器能够根据天气的周边温度的变化的预报信息，及时提前预估光伏组件下一时间段的输出功率，那么再利用优化控制算法可以预先得到最优控制指令，避免进入控制死区。

发明内容

本发明的目的是解决光伏发电效率低下以及输出功率控制精度低的问题，提出了一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统及其方法，该方案通过自动调节光伏板的最佳受光角度，从而提高光伏阵列的发电效率，其次采用最大粒子群算法结合自适应干扰观测法，控制光伏阵列工作，使其稳定工作在最大功率点附近，显著提高光伏发电的输出功率精度。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种光伏最大功率点跟踪自动控制系统，包括光伏阵列、直流变换器、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。

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。

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。