[发明专利]基于单电感结构的分布式最大功率跟踪集成控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于单电感结构的分布式最大功率跟踪集成控制系统及方法。所提出的集成控制方案可以保证无论在什么光照条件下，使用最少数目的无源器件、控制芯片和传感器，使得所有光伏单元均输出各自的最大功率。相比于现有的光伏板级别的产品，该集成控制方案仅用一组无源器件、一个电流传感器、两个电压传感器和一个控制芯片就能完全弥补光伏板内由失配问题造成的功率损失，极大地提高了光伏优化器的集成度。

主权项

1.一种基于单电感结构的分布式最大功率跟踪集成控制系统，保证无论在什么光照条件下，使用最少数目的无源器件、控制芯片和传感器，使得所有光伏单元均输出各自的最大功率，其特征在于：包括光伏板、开关组和MPPT控制芯片，所述光伏板由三个光伏子模块串联组成，每个光伏子模块连接一个开关组,每个开关组由一个二极管和一个MOSFET开关组成；三个开关组的输出端串联，总的输出端接一组电感电容L，C滤波,其中，电容C的电压由后级的微型逆变器进行控制；两个电压传感器和一个电流传感器分别采样光伏子模块1和光伏子模块2的输出电压V_o1，V_o2以及集成化光伏板的总输出电流I_o，作为MPPT控制芯片的输入信号，并最终输出三个PWM信号D₁，D₂，D₃分别控制对应开关组的开关；所述每个光伏子模块的控制方法为：根据当前光伏子模块的电压参考值和其输出功率的变化，采用扰动观测法，得到下一时刻该光伏子模块的电压扰动方向，并得到下一步的电压参考值；在下一时刻，首先根据D_i＝V_o,i/V_ref计算该光伏子模块的目标占空比，然后由MPPT控制芯片生成具有该目标占空比的PWM信号，依据该PWM信号控制对应开关组的开关，使其工作在期望的电压参考值；三个光伏子模块的输出功率的计算方法为：首先根据光伏子模块1和光伏子模块2的输出电压V_o1，V_o2计算其实时的周期平均值然后计算光伏子模块3的实时的周期平均值最后结合检测到的集成化光伏板的总输出电流I_o计算三个光伏子模块的输出功率。