[发明专利]一种光伏电源结构及最大功率跟踪控制方法

权利要求书

1.一种光伏电源结构及其最大功率点跟踪控制方法，该结构由A、B两个光伏组件、两个BOOST电路和一个最大功率跟踪控制单元组成，每个光伏组件输出端分别接一个BOOST电路，两BOOST电路输出端串联后再并联一个电容，电容的后级通过并网系统并网。

2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于两光伏组件为相邻的光伏组件，可认为它们工作的外部环境相同，因此两光伏组件的伏安特性曲线和最大功率点也基本相同。

3.根据权利要求书1所述的BOOST电路，其特征在于该BOOST电路由一个2mH的电感、一个IGBT和一个前向导通二极管组成；电感的一端与光伏组件的正极相连，另一端与IGBT的集电极和前向导通二极管的阳极相连，光伏组件的负极与IGBT的发射极相连；BOOST电路A中IGBT的发射极与BOOST电路B中二极管的阴极连接，BOOST电路A中二极管的阴极与BOOST电路B中IGBT的发射极之间接一个1000uF的电容。

4.基于权利要求1所述的最大功率控制单元，其特征在于，通过一个加法器、一个PI调节器、一个限幅、一个PWM脉冲发生器来实现最大功率点跟踪控制；加法器用于计算两BOOST电路的输出电压差值，PI调节器对差值进行适当调理，使差值转变为相应的占空比D，所述PI调节器的比例系数为0.1，积分系数为100；限幅电路用于防止占空比过大而导致光伏组件工作于开路状态，限幅值为0.9*U_ref/U_A，其中U_ref为光伏组件的开路电压，U_A为BOOST电路A的输出电压；PWM脉冲发生器将占空比值转化为对应的PWM脉冲，其载波频率为10KHz。

5.权利要求1所述的最大功率点跟踪控制方法的原理及步骤：

（1）A、B为型号和内部参数相同的两光伏组件，它们工作于相邻位置，也可认为它们工作的外部环境相同，因此两组间的伏安特性曲线和最大功率点也相同；

（2）两BOOST电路输出采用串联结构，保证BOOST电路输出电流I_out相等；光伏组件A的输出功率P_A=U_A*I_out，组件B的输出功率P_B=U_B*I_out，U_A和U_B分别为BOOST电路A和BOOST电路B的输出电压，因此比较光伏组件A、B的输出功率大小，只用比较U_A和U_B的大小；

（3）控制光伏组件A、B输出电流差值△I为一个较小值，由光伏组件的功率-电流曲线知，最大功率点处有dP/dI=0，写成差分形式[P(I)-P(I+△I)]/△I=0，△I为一个较小值，当P(I)=P(I+△I)时，即认为光伏组件工作在最大功率点处；保持A、B两BOOST电路的占空比为D和D+△D，根据BOOST电路的输入与输出电流的关系I_in=I_out/D，A、B两光伏组件的输出电流分别为I_out/D和I_out/(D+△D)，A、B两组件电流差值△I=I_A-I_B≈△D*I_out/D²,ΔD为一较小正值，取ΔD=0.01，因此ΔI也为一个较小正值，ΔD越小，ΔI就越小，当P(I)=P(I+ΔI)，光伏组件的工作点越逼近于最大功率点；

（4）动态调节两BOOST电路的输出电压，使U_A=U_B，即光伏组件工作在最大功率点；光伏组件A的输出电流始终比光伏组件B的输出电流大△I，因此组件A的工作点始终在组件B的右侧；对两BOOST电路的输出电压U_A和U_B进行采样，当U_A>U_B，此时A、B两组件同时工作在最大功率点的左侧，将U_B和U_A的差值经PI调节器后，占空比D减小，光伏组件的输出电流增大，工作点向右移动，逐渐向峰值靠拢；当U_A<U_B，此时A、B两组件同时工作在最大功率点的左侧，将U_B和U_A的差值经PI调节器后，占空比增大，光伏组件的输出电流减小，工作点向左移动，逐渐向峰值靠拢；最终，组件A工作在峰值右侧，组件B工作在峰值左侧，U_A=U_B，两光伏组件的输出功率相等，可认为光伏组件工作于最大功率点处；

(5)△D值的大小决定了△I值的大小，取0.01。