[发明专利]一种光电池分区结构、最大功率点跟踪控制系统及方法

说明书

本发明实施例提供一种光电池分区结构、最大功率点跟踪控制系统及方法，该方法包括：按照输出功率大小将激光光伏电池组由中心至外部环形分割，形成多个光电池单元；基于自主寻优策略，控制所述光电池单元之间的串并联形式，以选择出自身最大功率点。本发明实施例根据光斑分布以开关阵列形式选择各分区间的串并联形式，实现自主选择光电池板的最大功率点，跟踪上激光跟瞄精度的瞬时偏移速率，通过对光电池板的分区控制可快速获得所需的最大功率值，适应激光光斑位置的快速变化，降低跟瞄精度偏差以及瞬时偏移对于系统输出功率变化的影响。

技术领域

本发明涉及激光电能转换技术领域，尤其涉及一种光电池分区结构、最大功率跟踪控制系统及方法。

背景技术

激光无线能量传输是指通过激光非接触的方式实现能量传输，也称激光输能。激光无线能量传输技术伴随着电子器件、功率转换及测控技术的发展，在传输距离、转换效率、安全性等方面逐渐取得突破，研究和应用发展迅速。激光无线能量传输摆脱对实体传输线的依赖，不受电磁干扰，在传统能量传输方式不便于进行能量传输、传输成本高，甚至无法进行传输的领域具有很大优势，在物联网射频识别、航空航天、武器和侦察系统、油田矿井、工业机器人恶劣环境下作业、无线传感网络、电动汽车和家用电器等领域具有广泛的应用空间。

激光光伏电池可以将激光能转成电能，其输出伏安特性曲线具有非线性，最大功率点随着激光强度和光伏电池温度的变化而不同，为了提高光伏电池的利用率，需要采用最大功率点跟踪方法(MPPT)来控制其输出特性。实际应用中，由于输出功率的要求，光伏接收器是由诸多光伏电池按照特定布局连接而成的大面积光伏阵列。光伏接收器的效率是光伏电池的光电转换效率、接收器电路效率及几何效率的乘积。在激光能量不均匀分布的情况下，接收器电路效率低下，导致接收器整体效率严重低于单体光伏电池的效率，极大限制了激光无线能量传输的实际应用。

激光光斑在光电池板上的能量分布不均匀，属于高斯分布，即中心光照强度最强、边缘光照强度最弱。当激光跟瞄对准系统或光电池板瞬时抖动造成精度发生微小偏差时，由于其光斑能量分布不均匀，更加放大了对准精度偏差。光斑能量分布不均与静瞬态对准偏移均严重影响着系统的输出功率变化。现有的光电转换MPPT技术针对光电电池各单体串并联固定化的特点，对整体进行功率跟踪，未考虑光斑不均匀和瞬移造成电池各分区的功率变化，造成光电转换能量损失，减低整体转换效率。因此，现在亟需一种光电池分区结构、最大功率点跟踪控制系统及方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种光电池分区结构、最大功率点跟踪控制系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种光电池分区结构，包括：

基板、光电池组、多个光电池单元、光电池各单元正极接线点以及光电池各单元负极接线点；

其中，所述基板与所述光电池组固定机械连接，所述光电池单元由内至外均匀环形分布，各个光电池单元的正负极分别与所述正极接线点和负极接线点对应连接。

进一步地，所述光电池单元包括：

第一光电池单元、第二光电池单元、第三光电池单元以及第四光电池单元。

进一步地，所述第一光电池单元被所述第二光电池单元环形包裹在最内侧，所述第三光电池单元环形包裹所述第二光电池单元，所述第四光电池单元环形包裹所述第三光电池单元。

第二方面，本发明实施例提供了一种最大功率点跟踪控制系统，包括：

如第一方面所述的光电池分区结构、自主寻优实施单元以及最大功率点跟踪控制单元；

所述光电池分区结构的各个分区分别与所述自主寻优实施单元电连接，所述自主寻优实施单元与所述最大功率点跟踪控制单元控制信号电连接；

所述最大功率点跟踪控制单元，用于控制所述自主寻优实施单元选择所述光电池分区结构中各个分区质检的串并联形式。