[發明專利]基于DPP結構的光伏優化模塊及其控制方法

在審

• 申請號: 201610107682.5
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105759893A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 王豐;朱田華;卓放;史書懷;孫樂嘉;范雨森
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于DPP結構的光伏優化模塊，其特征在于：三個光伏子模塊、兩個差額變換器、一個中央變換器和一個MPPT控制單元，其中，三個光伏子模塊串聯連接，兩個差額變換器與光伏子模塊并聯連接，中央變換器連接在所述的光伏優化模塊的輸出端，所述MPPT控制單元根據采集的第一和第二光伏子模塊的輸出電壓和電流以及光伏優化模塊總的輸出電壓和中央變換器的電感電流，在分時自適應使能信號的控制下運行擾動觀測法，輸出兩個電壓參考信號和一個電流參考信號，所述兩個電壓參考信號分別經過第一和第二光伏子模塊的比例積分雙閉環控制器進行控制，所述電流參考信號經過中央變換器的比例積分控制器進行控制。

2.根據權利要求1所述的基于DPP結構的光伏優化模塊，其特征在于：所述的差額變換器采用Buck-Boost電路，中央變換器采用Boost電路。

3.根據權利要求1所述的基于DPP結構的光伏優化模塊，其特征在于：中央變換器采用Boost電路，包括第一電感L、第一開關S和二極管，其中，第一電感和二極管串聯連接，所述第一開關與第一電感和二極管并聯。

4.根據權利要求1所述的基于DPP結構的光伏優化模塊，其特征在于：每個差額變換器采用Buck-Boost電路，包括兩個開關和一個電感，其中，兩個開關串聯連接，電感與兩個開關并聯。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述的基于DPP結構的光伏優化模塊，其特征在于：每個變換器配備有獨立的比例積分控制器，用以實現電壓或電流的跟蹤控制。

6.一種基于權利要求1所述的基于DPP結構的光伏優化模塊的控制方法，其特征在于：首先設置MPPT控制單元的使能信號初始值為1，對第一光伏子模塊進行電壓擾動，當第一光伏子模塊的輸出達到最大功率時，設置MPPT控制單元的使能信號為0，開始對第二光伏子模塊進行電壓擾動，同時保持第一光伏子模塊的電壓在最大功率點電壓，當第二光伏子模塊的輸出達到最大功率時，設置MPPT控制單元的使能信號為-1，開始對中央變換器的電感電流進行擾動，從而擾動第三光伏子模塊的電壓，使其輸出達到最大功率。

7.根據權利要求6所述的基于DPP結構的光伏優化模塊的控制方法，其特征在于：所述MPPT控制單元內設置有公共變量，在對第一光伏子模塊進行電壓擾動時，將第一光伏子模塊的輸出電壓和電流賦予該公共變量，在自適應使能信號的控制下運行擾動觀測算法，輸出電壓參考信號V_ref1，此時，為了避免第一光伏子模塊進行MPPT時第二光伏子模塊因等待而引起的功率損失，讓第二光伏子模塊跟隨第一光伏子模塊的電壓參考信號，即令V_ref2＝V_ref1。

8.根據權利要求6所述的基于DPP結構的光伏優化模塊的控制方法，其特征在于：在對第一光伏子模塊進行MPPT時，第二光伏子模塊的電壓跟隨第一光伏子模塊經擾動后的電壓參考信號，此時，第三光伏子模塊的電壓也被擾動。

9.根據權利要求6所述的基于DPP結構的光伏優化模塊的控制方法，其特征在于：所述MPPT控制單元根據光伏優化模塊的總輸出電壓和中央變換器的電感電流進行擾動觀測法，以調整中央變換器的電感電流，從而擾動第三光伏子模塊的電壓。

10.一種基于權利要求1所述的基于DPP結構的光伏優化模塊的控制方法，其特征在于：MPPT控制單元采樣第一和第二光伏子模塊的輸出電壓V_pv1，V_pv2和輸出電流I_pv1，I_pv2，光伏優化模塊的總輸出電壓V_o和中央變換器的電感電流I_L作為輸入，在分時自適應使能信號clock的控制下運行擾動觀測法，并輸出兩個電壓參考信號和一個電流參考信號，兩個電壓參考信號V_ref1，V_ref2分別經過第一和第二光伏子模塊的比例積分雙閉環控制器，生成兩個具有相應占空比的脈寬調制信號控制開關S₂和S₄，同時這兩個脈寬調制信號的非信號分別控制S₁和S₃，電流參考信號I_{L_ref}經過中央變換器的比例積分控制器，生成相應占空比的脈寬調制信號控制其開關S，照此，MPPT控制單元不斷調整每個光伏子模塊的工作電壓，使每個光伏子模塊均能工作在其MPP處，最終保證整個光伏優化模塊在失配條件下輸出其理想最大功率。