[發明專利]光伏陣列動態組態優化系統

無效

• 申請號: 201310099652.0
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103138641A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 陳阿蓮;馮麗娜;杜超;張承慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 劉乃東

技術領域

本發明涉及太陽能光伏陣列技術領域，尤其涉及一種光伏陣列動態組態優化系統。

背景技術

太陽能作為一種新能源，與傳統的能源相比具有儲量豐富、分布廣泛、清潔環保等優點，因此，它的研究與應用越來越受當今社會的重視^[1]。

傳統的光伏陣列的串并聯結構是固定的，當陰影發生時，陣列中的光伏組件特性會互相影響，導致光伏陣列的輸出功率減少。為減小陰影的影響，使光伏陣列根據自身的工作狀態實時自動調整其連接方式，即動態組態優化，是提高光伏陣列輸出功率的重要方法。現有技術還提出了一種基于模型預測控制的組態優化方法來實現光伏陣列最大輸出功率控制，但該文獻只通過實際例子對東、南、西3個方向安裝的光伏組件進行交叉重新組態?，F有技術將光伏陣列分為固定部分和可調整部分，通過開關矩陣將兩部分連接，其控制策略分別采用冒泡法和基于模型的控制算法對開關矩陣進行控制。現有技術中對控制策略進行改進，但是這些方法都是基于太陽能電池元，而不是作為光伏陣列基本單元的光伏組件?，F有技術將開關矩陣置于光伏陣列和集中逆變器之間，在總體陣列結構TCT一定的情況下，根據光強均衡算法，改變陣列中組件的位置，選出能傳遞最大功率的陣列組態，從這些組態中選出需調整組件數量最少的組態作為最優組態。但所需要的開關器件和檢測元件較多。現有技術中電氣陣列重構控制器可以感受光強的高中低，但可供選擇的光伏陣列只有并聯、串聯、串并聯三種組態。

現有技術的組態優化控制算法中控制對象是太陽能電池元，而多數光伏陣列是通過光伏組件的串并聯連接實現的，硬件平臺是基于MATLAB和記錄數據、采集和存檔管理的硬件設備Agilent?Data?Acquisition/Switch?Unit34907A進行通信、控制，整個硬件平臺成本較高；組態優化開始的條件是不斷檢測第一行的輸出電壓V1和整個陣列的輸出電壓V_out，當V₁＜δV或V_out-(m×V₁)<δV時，判斷出現局部陰影，啟動組態優化控制策略。組態優化的控制準確度和穩定性很大程度上取決于δV的大小，現有技術的δV需要根據外部環境實時更新，難度較大。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的上述不足，提供了一種光伏陣列動態組態優化系統；本發明將組態優化控制策略應用到光伏組件水平，基于DSP主控板建立光伏陣列動態組態優化系統，實驗平臺成本較低、簡單實用，使δV通過簡單的算法根據采樣數據實時自動更新。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種光伏陣列動態組態優化系統，包括相連接的主電路、控制電路，所述主電路包括固定部分光伏陣列組件、開關矩陣、可調整部分光伏陣列組件，固定部分光伏陣列組件通過開關矩陣與可調整部分光伏陣列組件連接，控制電路包括主控板、驅動電路、檢測電路；主控板通過驅動電路分別與固定部分光伏陣列組件、可調整部分光伏陣列組件連接，可調整部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護電路與主控板連接，固定部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護電路與主控板連接。

所述主控板為DSP主控板。本發明基于TI公司的TMS320F2812DSP主控板建立光伏陣列動態組態優化系統作為實驗平臺，成本低、簡單實用。

當固定部分光伏陣列組件的某一行被陰影遮擋時，將可調整部分光伏陣列組件受光照較好的模組并聯到該行來提高電流，減小陰影的影響，提高整個陣列的最大輸出功率。

在組態優化過程中，由于固定部分的存在，光伏陣列提供的電壓電流可以滿足與之相連器件的正常工作；所需的電壓和電流傳感器的總數為2m+1,開關數目為2m²，光伏陣列只需一個集中式的最大功率跟蹤器。

開關矩陣中的開關為電磁式繼電器開關。電磁繼電器控制簡單，易于維護，能夠實現控制電路與主電路電氣隔離。

考慮到光伏陣列的電壓電流等級，本發明選用的電磁繼電器的型號為BPM2-SS-212L，額定電流為5A，額定電壓為30VDC，采用ULN2003實現對繼電器的控制邏輯。

檢測電路的測量元件為霍爾電壓傳感器，型號為VSM025A，從電壓傳感器出來的信號經過調理電路進入A/D轉換引腳。

本發明的有益效果：

1.本發明將組態優化控制策略應用到光伏組件水平；

2.3.本發明采用主控板為DSP主控板建立光伏陣列動態組態優化系統作為實驗平臺，成本低、簡單實用，根據采樣數據實時自動更新。

附圖說明