本發(fā)明屬于太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的一種控制技術(shù)，尤其涉及多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤的協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制。

背景技術(shù)：

目前，市場(chǎng)上的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)分為輸入非并聯(lián)型和輸入并聯(lián)型兩種。輸入非并聯(lián)型即一個(gè)太陽(yáng)能陣列對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，每個(gè)模塊獨(dú)立進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，如圖1所示。輸入并聯(lián)式即一個(gè)太陽(yáng)能陣列對(duì)應(yīng)多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，多個(gè)模塊輸入側(cè)并聯(lián)運(yùn)行，如圖2所示。輸入并聯(lián)型的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)具有方便擴(kuò)容、可冗余配置等優(yōu)點(diǎn)，但多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊需要統(tǒng)一的最大功率點(diǎn)跟蹤。

從應(yīng)用角度來(lái)分，主要有并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種應(yīng)用方式，受制于并聯(lián)運(yùn)行最大功率點(diǎn)跟蹤協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制的復(fù)雜度，在離網(wǎng)系統(tǒng)中鮮有多模塊并聯(lián)運(yùn)行的案例。在并網(wǎng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的多模塊并聯(lián)運(yùn)行的最大功率點(diǎn)跟蹤的協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制，多是其中一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊或主控制單元發(fā)送功率參考值或電流參考值給其他電壓轉(zhuǎn)換模塊，該參考值作為其他電壓轉(zhuǎn)換模塊功率環(huán)或者電流環(huán)的控制基準(zhǔn)值。

在電壓轉(zhuǎn)換模塊瞬時(shí)功率超出太陽(yáng)能陣列的最大功率點(diǎn)時(shí)，太陽(yáng)能陣列的輸出電壓會(huì)瞬間跌落，此時(shí)電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出功率需要迅速降低來(lái)抑制太陽(yáng)能陣列的電壓跌落。上述多模塊并聯(lián)控制方式對(duì)模塊間的通信延時(shí)及通信誤碼率有著極高的要求，尤其在電磁干擾比較嚴(yán)重的環(huán)境下極易在跟蹤過(guò)程中崩潰。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的，新的最大功率點(diǎn)跟蹤的協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制，該協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制對(duì)通信可靠性的依賴度低，不易在跟蹤過(guò)程中崩潰。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)主控制單元和多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，一個(gè)太陽(yáng)能陣列對(duì)應(yīng)多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊輸入側(cè)并聯(lián)運(yùn)行，其特征在于：

主控制單元對(duì)太陽(yáng)能陣列的輸出電壓和電流進(jìn)行采樣，并進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤；

電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部嵌入一組輸入電壓-輸出功率曲線，作為電壓轉(zhuǎn)換模塊的功率控制環(huán)的參考值；輸入電壓-輸出功率曲線與太陽(yáng)能陣列的功率曲線的交點(diǎn)即是電壓變換模塊從太陽(yáng)能陣列提取的總功率；

主控制單元和電壓轉(zhuǎn)換模塊之間通過(guò)通信線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主控制單元通過(guò)修改電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部的電壓-功率曲線，調(diào)整從太陽(yáng)能陣列提取的功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤功能。

優(yōu)選地，離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊為DC/DC模塊，DC/DC模塊輸出接至直流負(fù)載。

優(yōu)選地，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊為DC/AC模塊，DC/AC模塊輸出接至交流電網(wǎng)。

優(yōu)選地，當(dāng)某個(gè)時(shí)刻外部光照幅度急劇變化，導(dǎo)致太陽(yáng)能陣列的功率曲線發(fā)生變化時(shí)，從原功率曲線W1變化為W2，這時(shí)由電壓轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)其內(nèi)部的輸入電壓-輸出功率P-V曲線自主進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，輸出功率從“P-V曲線與曲線W1的交點(diǎn)”調(diào)整至“P-V曲線與曲線W2點(diǎn)的交點(diǎn)”。

優(yōu)選地，所述最大功率點(diǎn)跟蹤的具體方法是：首先設(shè)定最大功率點(diǎn)跟蹤過(guò)程的輸入電壓-輸出功率曲線移動(dòng)方式，電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部的輸入電壓-輸出功率曲線初始點(diǎn)，及主控制單元對(duì)太陽(yáng)能陣列輸出電壓和功率的擾動(dòng)方向；從初始點(diǎn)開(kāi)始，沿設(shè)定的移動(dòng)方式和擾動(dòng)方向，主控制單元持續(xù)對(duì)太陽(yáng)能陣列的輸出電壓和輸出功率進(jìn)行擾動(dòng)，動(dòng)態(tài)跟蹤太陽(yáng)能陣列的最大功率點(diǎn)。

更優(yōu)選地，若擾動(dòng)方向是降低光伏陣列輸出電壓，則調(diào)整電壓-功率曲線向低電壓方向移動(dòng)；若擾動(dòng)方向是提高光伏陣列輸出電壓，則調(diào)整電壓-功率曲線向高電壓方向移動(dòng)。

本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，主控制單元通過(guò)修改電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部的電壓-功率曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能陣列提取功率的調(diào)整；非通過(guò)主控制單元和電壓轉(zhuǎn)換模塊間的通信調(diào)整功率，避免跟蹤過(guò)程崩潰，降低了對(duì)模塊外部通信實(shí)時(shí)性的要求。另外，若通信線路存在干擾，造成跟蹤過(guò)程中間短暫的通信失敗，此時(shí)也不會(huì)造成跟蹤崩潰。

附圖說(shuō)明

圖1為非并聯(lián)輸入型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)示意圖；

圖2為并聯(lián)輸入型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)示意圖；

圖3為太陽(yáng)能陣列的功率曲線發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)輸出功率調(diào)整示意圖；

圖4為本實(shí)施例多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法流程圖；

圖5為最大功率點(diǎn)跟蹤示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由一個(gè)主控制單元和多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊組成，如圖2所示，一個(gè)太陽(yáng)能陣列對(duì)應(yīng)多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊輸入側(cè)并聯(lián)運(yùn)行。

主控制單元主要是對(duì)太陽(yáng)能陣列的輸出電壓U和電流I進(jìn)行采樣，并進(jìn)行MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)算法處理。

電壓轉(zhuǎn)換模塊為DC/DC模塊或DC/AC模塊，前者為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，輸出接至直流負(fù)載；后者為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，輸出接至交流電網(wǎng)。電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部嵌入一組輸入電壓-輸出功率曲線，作為電壓轉(zhuǎn)換模塊的功率控制環(huán)的參考值，該曲線可通過(guò)通信端口實(shí)時(shí)修改。

主控制單元和電壓轉(zhuǎn)換模塊之間通過(guò)通信線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主控制單元通過(guò)修改電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部的電壓-功率曲線，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能陣列輸出功率的提取，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤功能。

當(dāng)某個(gè)時(shí)刻外部光照幅度的急劇變化，導(dǎo)致太陽(yáng)能陣列的功率曲線發(fā)生變化時(shí)，如圖3所示，從原功率曲線W1變化為W2，太陽(yáng)能陣列的最大功率點(diǎn)低于電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出總功率，太陽(yáng)能陣列的輸出特性會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能輸出電壓急劇跌落，這時(shí)由電壓轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)已經(jīng)寫(xiě)入的電壓-功率曲線Bb’自主進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，輸出功率從W1mpp點(diǎn)調(diào)整至W2mpp點(diǎn)，而非通過(guò)外部通信調(diào)整功率，避免跟蹤過(guò)程崩潰，降低了對(duì)模塊外部通信實(shí)時(shí)性的要求。

另外，若通信線路存在干擾，造成跟蹤過(guò)程中間短暫的通信失敗，此時(shí)也不會(huì)造成跟蹤崩潰。

結(jié)合圖4，本實(shí)施例提供的多模塊并聯(lián)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法具體過(guò)程如下：

步驟1：給主控制單元編寫(xiě)程序，使主控制單元具備輸入電壓、輸入電流采樣及最大功率點(diǎn)跟蹤算法處理功能；

給電壓轉(zhuǎn)換模塊編寫(xiě)程序，電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部嵌入一組輸入電壓-輸出功率曲線，使電壓轉(zhuǎn)換模塊具備根據(jù)輸入電壓調(diào)整輸出功率的功能，即功率控制環(huán)的參考量為輸入電壓。

步驟2：設(shè)定最大功率點(diǎn)跟蹤過(guò)程的輸入電壓-輸出功率曲線移動(dòng)方式，如移動(dòng)速率等；

設(shè)定電壓轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部的輸入電壓-輸出功率曲線初始點(diǎn)；

步驟3：符合功率點(diǎn)跟蹤條件，主控制單元確定對(duì)太陽(yáng)能陣列輸出電壓和功率的擾動(dòng)方向，若擾動(dòng)方向是降低光伏陣列輸出電壓，則調(diào)整電壓-功率曲線向低電壓方向移動(dòng)；若擾動(dòng)方向是提高光伏陣列輸出電壓，則調(diào)整電壓-功率曲線向高電壓方向移動(dòng)。

以某一個(gè)具體的系統(tǒng)為例，主控制單元通過(guò)通信線改變電壓轉(zhuǎn)換模塊的電壓-功率曲線。設(shè)某一時(shí)刻單個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊的電壓-功率曲線為A-a，如圖4所示，系統(tǒng)中有n(n為正整數(shù))個(gè)電壓轉(zhuǎn)換模塊，則系統(tǒng)總的電壓-功率曲線為A-a’，A-a’和太陽(yáng)能陣列的功率曲線W1的交點(diǎn)Wa即是電壓變換模塊從太陽(yáng)能陣列提取的總功率。

主控制單元持續(xù)對(duì)太陽(yáng)能陣列的輸出電壓和輸出功率進(jìn)行擾動(dòng)，若電壓轉(zhuǎn)換模塊的電壓-功率曲線移至B-b，系統(tǒng)總的電壓-功率曲線為B-b’，如圖4所示，則B-b’和太陽(yáng)能陣列的功率曲線W1的交點(diǎn)Wb即是跟蹤至太陽(yáng)能陣列的最大功率點(diǎn)。

主控制單元不斷地對(duì)太陽(yáng)能陣列的輸出電壓和輸出功率進(jìn)行擾動(dòng)，動(dòng)態(tài)跟蹤太陽(yáng)能陣列的最大功率點(diǎn)。