光伏发电系统最大功率点跟踪系统及方法

摘要

本发明提出了一种光伏发电系统最大功率点跟踪系统及方法，属于光伏发电技术领域。本发明利用光伏发电现场的监控设备实时获取视频图像信息，如发现光伏电池有被遮阴发生，利用图像处理技术，确定阴影区域的位置、大小、被遮部分的光伏电池的温度和光照等参数。构建不均匀光照下的光伏电池模型，将这些参数作为扩展记忆粒子群算法的输入参数，计算每个电池板的理想工作电压和整个光伏发电系统的理想工作电压。最后将理想工作电压和实际输出电压的差值作为双向转换器和终端Boost升压转换器控制电路的输入，产生PWM信号，使的每块光伏电池工作在最大功率点和整个系统的输出到达最大，并保证被遮的串联电池板不成为负载消耗系统能量至发热烧毁。

主权项

1.一种光伏发电系统最大功率点跟踪系统，包括由N个光伏电池串并联而成的光伏电池阵列、双向转换器、Boost升压转换器、摄像头和控制器，其中所述光伏电池阵列中每相邻的两个串联光伏电池构成一个光伏电池组，每一光伏电池组均连接一个双向转换器；每一双向转换器均由第一MOSFET管(S1)、第二MOSFET管(S2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电感(L1)、第二电感(L2)和电容(Cn)组成。该第一MOSFET管(S1)的漏极通过该第一电感(L1)连接该光伏电池组中第一光伏电池的正极，该第一MOSFET管(S1)的源极连接该光伏电池组中第一光伏电池的负极以及该第二MOSFET管(S2)的漏极，该第二MOSFET管(S2)的源极通过该第二电感(L2)连接该光伏电池组中第二光伏电池的负极且通过该电容(Cn)连接该第一MOSFET管(S1)的漏极；所述第一二极管(D1)的负极连接该第一MOSFET管(S1)的漏极，正极连接该第一MOSFET管(S1)的源极；所述第二二极管(D2)的负极连接该第二MOSFET管(S2)的漏极，正极连接该第二MOSFET管(S2)的源极；所述光伏电池阵列通过该Boost升压转换器输出发电总电压；所述摄像头连接该控制器，用于采集该光伏电池阵列的实际图像并发送给该控制器；其特征在于：还包括温度传感器、光强度传感器和第一PI控制电路，其中所述控制器分别连接该温度传感器、光强度传感器，用于根据该光伏电池阵列的实际图像确定遮荫光伏电池，并控制与该遮荫光伏电池对应的温度传感器、光强度传感器工作，采集获得该遮荫光伏电池的温度、光强度信息；所述控制器连接该第一PI控制电路，用于根据该遮荫光伏电池的温度、光强度信息，计算出该光伏电池阵列在最大功率点的参考电压V_Tref并发送给该第一PI控制电路；所述第一PI控制电路用于采集该光伏电池阵列输出的实际电压V_T，并且所述第一PI控制电路连接该Boost升压转换器，用于根据公式计算出占空比K_T(S)并将占空比为K_T(S)的脉冲驱动信号发送给Boost升压转换器，其中k_Pb表示比例系数，V_Tref表示光伏电池阵列在最大功率点的参考电压，V_T表示光伏电池阵列输出的实际电压，k_ib表示积分系数，s表示积分变换。