太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，包括：将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；计算光伏电池的输出电流；计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；根据P‑U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。有效地提高光伏阵列的输出功率，且系统成本较低。

【技术实现步骤摘要】
太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和系统
本专利技术涉及太阳能光伏阵列
，涉及一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和系统。
技术介绍
在新能源应用技术中，太阳能发电以其无污染、无噪声、可再生等优点而备受青睐。光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一。虽然光伏发电与常规发电相比有技术条件的限制,如投资成本高、系统运行的随机性等,但由于它利用的是可再生的太阳能,而且作为清洁能源无大气和放射性污染,因此其具有良好的发展前景。单独的光伏电池由于输出电压低，电流小，功率小而不能大规模使用，实际使用中多使用光伏阵列。光伏阵列大规模使用时，通常将多个同种光伏通过合理的串并联连结在一起形成高电压、大电流、大功率的功率源，用在各种光伏电站、光伏屋顶等项目中。由于光伏电池的输出电压和输出电流随着日照强度和电池结温的变化具有强烈的非线性,因此在特定的工作环境下存在着一个唯一的最大功率输出点(MPP)。在实际的应用系统中,自然光的辐射强度及大气的透光率均处于动态变化中,为了在同样的日照强度和电池结温下获得尽可能多的电能,就存在着一个最大功率输出点跟踪(MPPT)的问题。最大功率点跟踪(MPPT)是光伏发电系统中的一项核心技术，它是指根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率，使得光伏阵列始终输出最大功率。在不同的太阳能辐照度条件下，最大功率点是不同的。温度不同时，最大功率点也不同。在实际应用中,对于一些庞大的光伏阵列,由于安装环境的光照、通风等条件限制,难以保证每列电池组件的温度和入射光强一致,有时还会出现偏差。在不同时刻所接收的入射光强度存在很大偏差,如果仍然按照固定的阵列输出,就会因各电池组件的温度和入射光强的差异而导致每列电池组件在最大功率输出下的电压不一致。此时只有通过调节每列电池组件的等效负载来改变输出功率点,使得每列电池组件的总输出电压一致。这样,会使大多数的电池组件的功率输出偏离了最大功率点,往往使阵列总体输出的功率较低,同时也使输出电压的范围变化较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和系统，有效地提高光伏阵列的输出功率，且系统成本较低。为了实现以上目的，本专利技术提出了一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，包括如下步骤：(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；(3)根据计算光伏电池的输出电流；(4)根据计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；(5)根据P-U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；(6)通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。进一步的，步骤(6)中对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态。再进一步的，光伏阵列重新组合后,控制支路上的电流一致。本专利技术还提出了一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制系统，包括获取单元、控制单元、计算单元和调整单元；所述获取单元用于获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；所述控制单元包括最大功率点跟踪采样模块、驱动模块、电流采样模块、电压采样模块、最大功率点跟踪变步长跟踪模块、PWM产生模块、电压电流双闭环控制模块和锁相环，最大功率点跟踪采样模块的输入端接光伏阵列的输出直流电压及输出电流端，电流采样模块的输入端接三相并网逆变器的输出端，电压采样模块的输入端接公用电网的三相电压输入端，驱动模块的输出端接三相并网逆变器的输入端，锁相环的输入端分别接电流采样模块以及电压采样模块的输出端，锁相环的输出端串接电压电流双闭环控制模块后接PWM产生模块的输入端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输入端接最大功率点跟踪采样模块的输出端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输出端接PWM产生模块的输入端，PWM产生模块的输出端接驱动模块的输入端；所述计算单元用于根据所述获取模块的计算光伏电池的输出电流、光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；所述调整单元用于分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合。本专利技术的技术效果在于：有效地提高光伏阵列的输出功率。本专利技术设计简单、系统成本较低。附图说明图1为本专利技术系统的结构简图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提出了一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，包括如下步骤：(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；(3)根据计算光伏电池的输出电流；(4)根据计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；(5)根据P-U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；(6)通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。进一步的，步骤(6)中对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态。再进一步的，光伏阵列重新组合后,控制支路上的电流一致。基于上述方法，本专利技术的一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制系统，包括获取单元、控制单元、计算单元和调整单元；所述获取单元用于获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；所述控制单元包括最大功率点跟踪采样模块、驱动模块、电流采样模块、电压采样模块、最大功率点跟踪变步长跟踪模块、PWM产生模块、电压电流双闭环控制模块和锁相环，最大功率点跟踪采样模块的输入端接光伏阵列的输出直流电压及输出电流端，电流采样模块的输入端接三相并网逆变器的输出端，电压采样模块的输入端接公用电网的三相电压输入端，驱动模块的输出端接三相并网逆变器的输入端，锁相环的输入端分别接电流采样模块以及电压采样模块的输出端，锁相环的输出端串接电压电流双闭环控制模块后接PWM产生模块的输入端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输入端接最大功率点跟踪采样模块的输出端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输出端接PWM产生模块的输入端，PWM产生模块的输出端接驱动模块的输入端；所述计算单元用于根据所述获取模块的计算光伏电池的输出电流、光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；所述调整单元用于分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合。采用上述系统设计简单、系统成本较低。光伏电池的输出电压U和电流I采用如下计算公式计算:其中：dU＝-βdiq-Rs-didt＝TC-Tref其中:R为太阳辐射值；Rref为光伏接收辐射参考值；Tref为光伏电池温度参考值；α为电流变化系数；β为电压变化系数；Isc为短路电流；Uoc为开路电压；Im为最大功率点的电流；Um为最大功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；(3)根据

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；(3)根据计算光伏电池的输出电流；(4)根据计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；(5)根据P-U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；(6)通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，步骤(6)中对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态。3.根据权利要求1所述的太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，光伏阵列重新组合后,控制支路上的电流一致。4.一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制系统，其特征在于，包括获取单元、控制单元、计算单元和调整单元；所述获取单元用于获取光伏阵列当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：周前进，王德林，
申请(专利权)人：安徽华网电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34