[发明专利]用于光伏最大功率点跟踪的主动前应式控制系统及算法

说明书

本发明公开了光伏发电领域内的一种用于光伏最大功率点跟踪的主动前应式控制系统，包括连接在光伏组件和滤波器之间的直流变换器，滤波器的前端与直流变换器相连，滤波器的后端连接在逆变器上，直流变换器选用开关电容直流变换器，开关电容直流变换器上还连接有主动前应式控制器，主动前应式控制器上还连接有信息接收及存储器，本发明利用所有已知系统信息和预告信息来提前预测环境变化对控制系统的影响，并利用历史和当前数据，系统电路模型和优化算法来优化出下一时间段最佳的控制指令，从而最大限度的提高光伏发电产能，可用于光伏发电中。

技术领域

本发明涉及一种光伏发电控制系统，特别涉及一种光伏最大功率点控制系统。

背景技术

如今，分布式光伏发电系统高速发展，对光伏发电控制技术提出了更高的要求，基于开关电容的直流-直流变换器由于体积小和低磁化的优点，在光伏发电系统中有很大应用前景，通常用于光伏阵列输出侧进行最大功率点跟踪(MPPT)控制。

在实际运行过程中，由于天气和周边气温变化的缘故，光伏阵列的光照和阴影情况变化很大，传统的反应式控制方法不能及时预测阴影及遮挡情况，开关电容变换器控制需要快速反应，而传统变换器控制算法是建立在单一开关输出占空比的基础上，有些情况下会产生进入死区而无法自主返回，从而导致控制失败，所以无法达到全天候的最优MPPT控制。如果控制器能够根据天气的周边温度的变化的预报信息，及时提前预估光伏组件下一时间段的输出功率，那么再利用优化控制算法可以预先得到最优控制指令，避免进入控制死区。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光伏最大功率点跟踪的主动前应式控制系统及算法，提高光伏发电产能。

本发明的目的是这样实现的：一种用于光伏最大功率点跟踪的主动前应式控制系统及算法，所述控制系统包括连接在光伏组件和滤波器之间的直流变换器，所述滤波器的前端与直流变换器相连，滤波器的后端连接在逆变器上，其特征在于，所述直流变换器选用开关电容直流变换器，所述开关电容直流变换器上还连接有主动前应式控制器，所述主动前应式控制器上还连接有信息接收及存储器；

所述前应式控制器用以根据当前测量到的电压信号、电流信号、历史信号、电路模型以及下一时间段的天气预报信息来进行多参数的下一步优化操作，利用粒子群的优化算法来得到下一时间段的最优PWM控制信号，输出给开关电容直流变换器，控制其工作；

所述信息接收存储器用以接收短期天气预报信息，并利用其大容量的存储能力来记录保存天气，气温，以及光伏发电组串的电流，电压的历史测量值，这些不断更新的一定时间段的数据可以用来配合控制器对电路模型进行优化培训；

所述控制算法包括以下步骤：

步骤1）在每个实时执行周期中，首先中央信号处理器输出上个周期中优化出的最优控制信号给PWM驱动器来驱动开关电容变换器；

步骤2）中央信号处理器将传感器传递的当前周期电流及电压信号存储于信息接收及存储器中，并更新历史数据；

步骤3）信息接收存储器将当前周期收到的下一个时间段的天气预报信息传递给中央信号处理器，处理器将电路模型，当前和历史数据，以及天气预报信息输入于粒子群优化算法模型中并启动粒子群优化算法子程序进行优化；

步骤4）中央信号处理器将优化结果即最优控制指令保存，在下一个运行周期开始时，将此优化指令输出给PWM驱动器；

步骤5）中央信号处理器等待下一个执行周期，如此循环控制。

作为本发明的进一步限定，所述前应式控制器包括电流/电压传感器、中央信号处理器、PWM驱动器以及电源，所述电流/电压传感器、PWM驱动器、电源均与中央信号处理器电连接，所述电流/电压传感器安装在光伏组件中，所述中央信号处理器还与信息接收存储器电连接，所述PWM驱动器与开关电容直流变换器电连接；