一種光伏發電控制方法、處理器及系統的製作方法

2023-06-02 01:41:41 3

一種光伏發電控制方法、處理器及系統的製作方法
【專利摘要】本申請公開了一種光伏發電控制方法、處理器及系統，依據確定的擾動步長及擾動方向，對光伏電池板的輸出功率進行擾動，當擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動，從而減少對光伏電池板最大功率點的掃描次數，避免短時間內光照強度不大時實時掃描對光伏系統造成的波動，提高了系統穩定性。在定時階段內間接掃描光伏電池板的輸出功率，當輸出功率變化的絕對值超過第二預設閾值時，跳出定時重新對光伏電池板進行實時掃描，以查找最大輸出功率。本申請提供的控制系統中直流變換器包含有Z源網絡，開關管導通比低，利於開關管散熱。
【專利說明】一種光伏發電控制方法、處理器及系統
【技術領域】
[0001]本申請涉及光伏發電【技術領域】，尤其是一種光伏發電控制方法、處理器及系統。
【背景技術】
[0002]光伏發電，是指利用光伏電池板將太陽能轉化為電能，其發電功率主要由外界環境主要是光照強度來決定。為了達到光伏電池板最大發電效能，需要尋找其在某一特定光照強度下的最大發電功率。
[0003]目前，控制光伏電池板輸出最大發電功率的方法主要有擾動觀察法。該方法利用固定的步長對光伏發電系統的輸出電壓進行擾動，且當達到最大功率點時，仍一直處於搜尋狀態，對系統輸出電壓造成一定波動，降低了發電系統的穩定性。

【發明內容】

[0004]有鑑於此，本申請提供了一種光伏發電控制方法、處理器及系統，用以解決現有技術中光伏發電控制方法對發電系統造成的幹擾從而降低系統穩定性的技術問題。本申請提供的技術方案如下:
[0005]一種光伏發電控制方法，包括:
[0006]獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化；
[0007]依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長；其中，所述擾動步長包括第一擾動步長、第二擾動步長或第三擾動步長，且所述第一擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率絕對值小於或等於預設斜率的區域，所述第二擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為負且絕對值大於所述預設斜率的區域，所述第三擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為正且大於所述預設斜率的區域，且所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大；
[0008]依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向；其中，所述擾動方向包括第一擾動方向、第二擾動方向或第三擾動方向，且所述第一擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率大於O的區域，所述第二擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率小於O的區域，所述第三擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率等於O的區域；
[0009]依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動；
[0010]當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動；
[0011]在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值；
[0012]若是，結束定時，返回重新獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化。
[0013]否則，返回在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值，直至定時結束。
[0014]本申請還提供了一種光伏發電控制器，包括:
[0015]變化量獲取模塊，用於獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化；
[0016]擾動步長確定模塊，用於依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長；其中，所述擾動步長包括第一擾動步長、第二擾動步長或第三擾動步長，且所述第一擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率絕對值小於或等於預設斜率的區域，所述第二擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為負且絕對值大於所述預設斜率的區域，所述第三擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為正且大於所述預設斜率的區域，且所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大；
[0017]擾動方向確定模塊，用於依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向；其中，所述擾動方向包括第一擾動方向、第二擾動方向或第三擾動方向，且所述第一擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率大於O的區域,所述第二擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率小於O的區域，所述第三擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率等於O的區域；
[0018]功率擾動模塊，用於依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動；
[0019]定時擾動模塊，用於當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動；
[0020]間接掃描模塊，用於在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值；若是，觸髮結束定時模塊，否則，返回觸發間接掃描模塊，直至定時結束。
[0021]結束定時模塊，用於結束定時，返回重新獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化。
[0022]本申請還提供了一種光伏發電控制系統，包括:多個光伏電池板、與所述光伏電池板等數量的直流變換器、逆變器、電網及如權利要求4至6任意一項所述的光伏發電控制器;其中:
[0023]每個所述光伏電池板分別與一個所述直流變換器相連，且多個所述直流變換器串聯後通過所述逆變器與所述電網相連；
[0024]各個所述光伏電池板與所述光伏發電控制器相連，且所述光伏發電控制器與各個所述直流變換器中的開關管相連。
[0025]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0026]依據確定的擾動步長及擾動方向，對光伏電池板的輸出功率進行擾動，當擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動，從而減少對光伏電池板最大功率點的掃描次數，避免短時間內光照強度不大時實時掃描對光伏系統造成的波動，提聞了系統穩定性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本申請實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本申請提供的一種光伏發電控制方法實施例一的流程圖；
[0029]圖2為本申請提供的一種光伏電池板的PV曲線示例圖；
[0030]圖3為本申請提供的一種光伏發電控制方法實施例二的流程圖；
[0031]圖4為本申請提供的一種光伏發電控制方法實施例三部分流程圖；
[0032]圖5為本申請提供的應用現有擾動觀察法對光伏電池板最大發電功率的跟蹤仿真實驗圖；
[0033]圖6為本申請提供的分別採用現有控制方法及本申請提供的控制方法對光伏電池板最大發電功率的跟蹤仿真實驗對比圖；
[0034]圖7為本申請提供的一種光伏發電控制器實施例一的結構示意圖；
[0035]圖8為本申請提供的一種光伏發電控制器實施例二的結構示意圖；
[0036]圖9為本申請提供的一種光伏發電控制器實施例三部分結構示意圖；
[0037]圖10為本申請提供的光伏發電控制器的應用示意圖；
[0038]圖11為本申請提供的一種光伏發電控制系統的結構示意圖；
[0039]圖12為本申請提供的一種直流變換器的一個結構示意圖；
[0040]圖13為本申請提供的包含Z源網絡與並未包含Z源網絡兩種不同升壓直流變換器的開關管導通比對比圖；
[0041]圖14為本申請提供的一種直流變換器的另一結構示意圖；
[0042]圖15為本申請提供的光伏發電系統中一個直流變換器輸出電流的仿真實驗圖；
[0043]圖16為本申請提供的光伏發電系統中一個直流變換器反向二極體輸出電流的仿真實驗圖；
[0044]圖17為本申請提供的光伏發電系統中另一直流變換器輸出電流的仿真實驗圖；
[0045]圖18為本申請提供的光伏發電系統中另一直流變換器反向二極體輸出電流的仿真實驗圖；
[0046]圖19為本申請提供的光伏發電系統中直流母線電壓的仿真實驗圖；
[0047]圖20為本申請提供的光伏發電系統中直流母線電流的仿真實驗圖；
[0048]圖21為本申請提供的光伏發電系統中逆變輸出電壓及電流的仿真實驗圖。
【具體實施方式】
[0049]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
[0050]參見圖1，其示出了一種光伏發電控制方法實施例一的流程，具體包括:
[0051]步驟101:獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化。
[0052]其中，外界環境(光照、溫度等)變化會引起光伏電池板輸出電壓及輸出電流的變化。預設時間間隔，採集該預設時間間隔前的第一輸出電壓及第一輸出電流、採集該預設時間間隔後的第二輸出電壓及第二輸出電流，將第二輸出電壓減去第一輸出電壓獲得輸出電壓變化，將第二輸出電流減去第一輸出電流獲得輸出電流變化，將輸出電壓變化乘以電流變化獲得輸出功率變化。
[0053]需要說明的是，所述輸出電壓變化具有正負之分，具體地，當第二輸出電壓大於第一輸出電壓時，則所述輸出電壓變化為正值，反之，所述輸出電壓變化為負值。同理，所述輸出電流變化及所述輸出功率變化也具有正負之分。
[0054]步驟102:依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長；其中，所述擾動步長包括第一擾動步長、第二擾動步長或第三擾動步長，且所述第一擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率絕對值小於或等於預設斜率的區域，所述第二擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為負且絕對值大於所述預設斜率的區域，所述第三擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為正且大於所述預設斜率的區域，且所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大。
[0055]其中，所述擾動步長指的是電壓增量，用來改變光伏電池板的輸出電壓，從而改變光伏電池板的輸出功率。
[0056]所述PV曲線為一定的外界環境(光照、溫度等)下，功率變化與電壓變化的關係曲線，一般地，為拋物線。如圖2所示，拋物線可分為三個區域，即上升區域A、頂點邊緣的平緩區域B及下降區域C。由圖2可知，所述區域A內曲線的斜率大於0，所述區域C內曲線的斜率小於0，所述區域B內曲線的斜率絕對值非常小，因此，可以設定預設斜率，用來判斷光伏電池板的當前輸出電壓及當前輸出功率是否滿足所述區域B。例如，當曲線斜率的絕對值小於預設斜率時，則判定所述光伏電池板的工作點在所述區域B內。
[0057]需要說明的是，根據電壓變化絕對值及功率變化絕對值可以確定斜率的大小，進而確定光伏電池板是否工作在區域B。依據電壓變化及功率變化的正負可以確定斜率方向，進而確定光伏電池板工作在區域A或者區域C。同時，需要說明的是，上述三個區域分別對應不同的擾動步長，確定不同區域後，為相應區域確定對應的擾動步長。具體地，區域B對應第一擾動步長、區域C對應第二擾動步長、區域A對應第三擾動步長,其中,所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大，例如，第一擾動步長為0.01V，第二擾動步長為0.5V，第三擾動步長為IV。
[0058]如圖2所示，區域A、區域C及區域B內輸出電壓的變化會對輸出功率的變化造成不同程度的影響。區域A的斜率絕對值小於區域C的斜率絕對值，所以，當系統工作在區域A時,為了儘快地使光伏電池板達到最大輸出功率,設定一個較大的擾動步長即第三擾動步長，較大擾動步長會帶來輸出電壓較大的改變，這樣就使得光伏電池板的輸出功率更快地達到區域B。反之,斜率絕對值較大的區域C對應較小的擾動步長即第二擾動步長,在最大功率點周圍的區域B對應微小的擾動步長即第一擾動步長。
[0059]步驟103:依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向；其中，所述擾動方向包括第一擾動方向、第二擾動方向或第三擾動方向，且所述第一擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率大於O的區域，所述第二擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率小於O的區域，所述第三擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率等於O的區域。
[0060]需要說明的是，確定擾動步長後，需要確定擾動方向。從PV曲線圖來看，所述擾動方向指的是，依據所述擾動步長對輸出電壓進行擾動時，是將輸出電壓向左移動擾動步長的長度，還是將輸出電壓向右移動擾動步長的長度，還是維持當前輸出電壓不變。可選地，確定擾動方向的具體過程請參見下文。
[0061]步驟104:依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動。
[0062]具體地，在所述光伏電池板的輸出電壓之上加上或減去擾動步長對應的電壓增量，得到擾動後的輸出電壓。根據光伏電池的PV曲線可知,改變光伏電池的輸出電壓,可改變所述光伏電池板的輸出功率，進而判斷擾動前後輸出功率的變化。
[0063]步驟105:當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動。
[0064]其中，當所述輸出功率變化的絕對值小於第一預設功率閾值如50W時，說明此時光伏電池板已經在以最大功率進行輸出，這時，系統進入定時階段，設置定時時長，如30秒。在進入定時階段後，停止對光伏電池板最大功率點的掃描，即停止計算新的擾動步長，而是始終維持依據步驟102中確定的擾動步長來對輸出功率進行擾動，也就是說，保持光伏電池板的輸出電壓不變，使光伏電池板的輸出功率維持在最大功率點。
[0065]步驟106:在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值；若是，結束定時，返回執行步驟101，否則，返回執行步驟105，直至定時結束。
[0066]其中，在定時階段，擾動步長並未發生改變，但需要說明的是，光伏電池板的輸出功率受外界光照、溫度等的影響較大，當外界環境變化，例如太陽被雲遮擋引起的外界環境變化時，會引起光伏電池板輸出電流的變化，進而導致所述光伏電池板的輸出功率不再維持在最大輸出功率。所以，在所述定時階段內，增加間接掃描的過程。
[0067]所述間接掃描也就是，以預設時間間隔，判斷輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值如20W，若超過，則跳出定時階段，返回執行步驟101以重新進行最大功率點的掃描。否則，返回所述判斷步驟，以判斷下一個所述預設時間間隔前後功率的變化絕對值與所述第二預設功率閾值的大小關係。其中，所述返回過程直至定時結束，也就是說，到達定時時長後，不再進行返回。
[0068]由以上的技術方案可知，本申請提供的光伏發電控制方法中，依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動後，當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動，從而減少對光伏電池板最大功率點的掃描次數，避免短時間內光照強度不大時實時掃描對光伏系統造成的波動，提高了光伏發電系統在最大功率點處的穩定性。
[0069]同時，在定時階段內，監測光伏電池板的輸出功率，當輸出功率變化的絕對值超過第二預設閾值時，跳出定時中斷，重新對光伏電池板進行實時掃描，找出被雲遮擋後此時條件下光伏電池的最大功率。所以，本申請提供的控制方法可以較好地應用於多雲天氣的條件。
[0070]同時，在跟蹤所述光伏電池板的最大功率點時，光伏電池板工作在斜率大於O區域對應的擾動步長最大，斜率小於O區域對應的擾動步長較小，同時，光伏電池板工作在最大功率點周圍時的擾動步長最小。所述依據光伏電池板工作點區域的不同確定不同的擾動步長進行擾動的方式，可以快速定位所述光伏電池板的最大輸出功率。
[0071]需要說明的是，在上述實施例的步驟105中，判斷進入定時階段的條件，不一定限制於對光伏電池板功率變化是否超過第一預設功率閾值的一次判斷，也可以是對光伏電池板功率變化的多次判斷。具體地:步驟105可以為:
[0072]當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，返回執行步驟101，直至所述返回的次數達到預設次數，當所述返回次數達到預設次數時，設置定時時長，並持續依據最後一次確定的擾動步長及擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動。
[0073]需要說明的是，返回執行步驟101的條件是，功率變化絕對值未超過第一預設功率閾值，返回的截止條件是，返回的次數達到預設次數，也就是說，當滿足預設次數的功率變化絕對值未超過第一預設功率閾值，說明光伏電池板的工作點已經在最大輸出功率點，進而進行定時階段，即設置定時時長，且持續依據最後一次確定的擾動步長及擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動，也就是說，持續輸出同樣的PWM波形，使光伏系統直流變換器開關管的佔空比維持在同一值，從而使光伏電池板持續輸出與該輸出電壓對應的最大功率。
[0074]例如，預設次數為9次，第一預設功率閾值為50W，則需要連續10次光伏電池板輸出功率的變化絕對值均在50W內，才進入定時階段，且在定時階段內，持續依據第11次確定的擾動步長及擾動方向進行擾動。
[0075]由本實施例提出的技術方案可知，通過多次判斷光伏電池板輸出功率變化的絕對值與預設功率閾值的大小關係，來認定光伏電池板是否工作在最大功率點，提高了控制準確度。
[0076]參見圖3，其示出了一種光伏發電控制方法實施例二的流程，可選的，上述方法實施例中步驟102可通過以下方式實現:
[0077]步驟202:判斷預設斜率乘以所述電壓變化的絕對值是否大於所述功率變化的絕對值；若是，執行步驟203，否則，執行步驟204。
[0078]例如，預設斜率為k，則k* I Λ VI > I Λ PI時，認為光伏電池板工作在最大功率點周圍，將擾動步長確定為第一擾動步長。其中，所述第一擾動步長為預設值，所述k為微小正數值，k為判斷當前工作點是否在區域B的斜率標準(這個值是通過一系列的計算與實驗驗證設定的)，例如，k為0.05。
[0079]步驟203:確定擾動步長為第一擾動步長。
[0080]步驟204:判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O還是小於O ;若小於0，執行步驟205 ;若大於0，執行步驟206。
[0081]其中，所述電壓變化及所述功率變化具有正負，因此通過判斷兩個變化的乘積與O的大小關係來確定光伏電池板的工作點在區域為A還是區域C。例如，Λ V* Δ Ρ〈0時，工作點在區域C，將擾動步長確定為第二擾動步長；Λ V* Λ P>0時，工作點在區域Α，將擾動步長確定為第三擾動步長。其中，第一擾動步長、第二擾動步長及第三擾動步長依次增大。
[0082]步驟205:確定擾動步長為第二擾動步長。
[0083]步驟206:確定擾動步長為第三擾動步長。
[0084]相應地，上述方法實施例中步驟103可以通過以下方式實現:
[0085]步驟207:判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O、小於O或等於O ;當大於O時，執行步驟208，當小於O時，執行步驟209，當等於O時，執行步驟210。
[0086]具體地，判斷Λ V* Λ P的值為大於O、小於O還是等於O。
[0087]步驟208:確定所述擾動方向為第一擾動方向。
[0088]其中，Λ V* ΛΡ大於0，說明，光伏電池板當前工作點在PV曲線的A區域，相對應的，第一擾動方向是將電壓向右移動的方向，也就是說，需要將輸出電壓加上擾動步長的方向。
[0089]步驟209:確定所述擾動方向為第二擾動方向。
[0090]其中，Λ V* Λ P小於0，說明，光伏電池板當前工作點在PV曲線的C區域，相對應的，第二擾動方向是將電壓向左移動的方向，也就是說，需要將輸出電壓減去擾動步長的方向。
[0091]步驟210:確定所述擾動方向為第三擾動方向。
[0092]其中，Λ V* ΛΡ等於0，說明，光伏電池板當前工作點在PV曲線的B區域，相對應的，第三擾動方向是電壓不變的方向，也就是說，需要維持輸出電壓不變。
[0093]需要說明的是，本實施例中其他步驟請參見上述方法實施例一，在此不做贅述。
[0094]由以上的技術方案可知，本申請提供的一種光伏發電控制方法中，利用電壓變化與功率變化的乘積來確定光伏電池板工作點所在的區域及擾動方向，相較於傳統算法使用功率變化與電壓變化的比值來確定而言，可以避免出現分母電壓變化為O時的算法異常。
[0095]參見圖4，其示出了一種光伏發電控制方法實施例三的流程。可選地，上述方法實施例一中的步驟104可以通過以下方式實現:
[0096]步驟301:確定與所述擾動步長對應的電壓增量。
[0097]其中，所述電壓增量是依據擾動步長確定的，即利用擾動步長的值，確定對應的電壓增量，進而輸出與該電壓增量對應的PWM波，以控制光伏系統中直流變換器中的開關管的導通比，從而使所述光伏電池板輸出電壓的改變量為所述電壓增量。改變輸出電壓後，使光伏電池板的輸出功率更接近於最大功率或維持在最大功率輸出。
[0098]步驟302:當所述擾動方向為第一擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓加上所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動；
[0099]步驟303:當所述擾動方向為第二擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓減去所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動；
[0100]步驟304:當所述擾動方向為第三擾動方向時，維持所述光伏電池板的輸出電壓不變，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動。
[0101]其中，當確定擾動步長後及擾動方向後，將擾動步長乘以擾動方向獲得電壓改變量，將光伏電池板的輸出電壓與所述電壓改變量求和獲得參考電壓，從而依據參考電壓對輸出功率進行擾動。[0102]例如，擾動方向用sign表示,擾動步長用Cp表示，電壓改變量用Λ Uref表示，參考電壓用 Uref (η)表示，因此，Δ Uref = Sign*Cp,且 Uref (n) = Uref (η-1) + Δ Uref。擾動方向為第一擾動方向時，sign = I ;擾動方向為第二擾動方向時，sign = -1 ;擾動方向為第三擾動方向時，sign = O,也就是說，擾動方向為第一擾動方向時，Uref (η)=Uref (η-1) + Δ Uref,擾動方向為第一擾動方向時，Uref (n) = Uref (η-1)- Δ Uref,擾動方向為第一擾動方向時，Uref (η) = Uref (η_1)。
[0103]分別利用現有技術中的光伏發電控制方法及本申請提供的光伏發電控制方法，對光伏電池板最大發電功率的跟蹤進行仿真實驗。參見圖5，利用現有技術中控制方法對最大發電功率進行跟蹤時，在最大發電功率點附近一直處於擾動狀態，使得發電電池板在最大發電功率點附近來回震蕩，降低了發電電池板的穩定性。
[0104]參見圖6，其示出了分別利用現有擾動觀察法及本申請提供的光伏發電控制方法對光伏電池板最大輸出功率跟蹤的對比結果，其中，折線(虛線)I為現有擾動觀察法的結果圖，折線(實線)2為本申請提供的方法的結果圖。根據圖6，本申請提供的光伏發電控制方法有以下優點:
[0105](I)改進的方法能夠精確地在0.03秒內跟蹤最大功率點，並且有很好的穩定性，在最大功率點沒有如圖5附近的波動。
[0106](2)時間達到0.15秒，光照強度從度1000W/m2增加至1030W/m2，當時間達到0.2秒，光強度減小從1030W/m2到1000W/m2 (用來模擬外界環境光線變化不大的情況)，在這種情況下，傳統擾動觀察法給系統帶來較大，產生不必要的幹擾，但本申請提供的控制方法能夠避免所述幹擾。
[0107](3)時間達到0.38s時，光強度由1000W/m2降至900W/m2 (用來模擬外界環境光線突然變化較大的情況)，出現這種情況時，在定時階段內，本申請提供的控制方法可以監測光伏電池的輸出功率，當輸出功率的變化值超過預設閾值時，跳出設定的定時中斷，立即對系統進行最大功率點的跟蹤，因此，本申請提供的控制方法非常適合應用於多雲的天氣狀況。
[0108]對應上述方法實施例一，本申請提供的一種光伏發電控制器，參見圖7，該處理器具體包括:變化量獲取模塊401、擾動步長確定模塊402、擾動方向確定模塊403、功率擾動模塊404、定時擾動模塊405、間接掃描模塊406及結束定時模塊407 ;其中:
[0109]所述電壓電流採集模塊401，用於獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化。
[0110]所述擾動步長確定模塊402，用於依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長；其中，所述擾動步長包括第一擾動步長、第二擾動步長或第三擾動步長，且所述第一擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率絕對值小於或等於預設斜率的區域，所述第二擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為負且絕對值大於所述預設斜率的區域，所述第三擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為正且大於所述預設斜率的區域，且所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大。
[0111]所述擾動方向確定模塊403，用於依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向；其中，所述擾動方向包括第一擾動方向、第二擾動方向或第三擾動方向，且所述第一擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率大於O的區域,所述第二擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率小於O的區域，所述第三擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率等於O的區域。
[0112]所述功率擾動模塊404，用於依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動。
[0113]所述定時擾動模塊405，用於當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動。
[0114]所述間接掃描模塊406，用於在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值；若是，觸髮結束定時模塊407，否則，返回觸發間接掃描模塊406，直至定時結束。
[0115]所述結束定時模塊407，用於結束定時，返回觸發所述變化量獲取模塊重新獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化。
[0116]需要說明的是，有關本實施例提供的控制器的說明請參見上述方法實施例一，在此不做贅述。
[0117]由以上的技術方案可知，本申請提供的光伏發電控制裝置中，功率擾動模塊404依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動後，定時擾動模塊405當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動，從而減少對光伏電池板最大功率點的掃描次數，避免短時間內光照強度不大時實時掃描對光伏系統造成的波動，提高了光伏發電系統在最大功率點處的穩定性。
[0118]對應上述方法實施例二，本申請提供了一種光伏發電控制器。參見圖8，上述控制器中擾動步長確定模塊402包括:
[0119]第一步長判斷單元4021，用於判斷預設斜率乘以所述電壓變化的絕對值是否大於所述功率變化的絕對值；若是，觸發第一步長結果單元4022 ;否則，觸發第二步長判斷單元4023 ；
[0120]第一步長結果單元4022，用於確定擾動步長為第一擾動步長；
[0121]第二步長判斷單元4023，用於判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O還是小於O ;若小於0，觸發第二步長結果單元4024，若大於0，觸發第三步長結果單元4025 ；
[0122]第二步長結果單元4024，用於確定擾動步長為第二擾動步長；
[0123]第三步長結果單元4025，用於確定擾動步長為第三擾動步長；
[0124]相應地，所述擾動方向確定模塊403包括:
[0125]方向判斷單元4031，用以判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O、小於O或等於O ;當大於O時，觸發第一方向結果單元4032，當小於O時，觸發第二方向結果單元4033，當等於O時，觸發第三方向結果單元4034 ；
[0126]第一方向結果單兀4032,用於確定所述擾動方向為第一擾動方向；
[0127]第二方向結果單元4033，用於確定所述擾動方向為第二擾動方向；
[0128]第三方向結果單元4034，用於確定所述擾動方向為第三擾動方向。
[0129]需要說明的是，本實施例提供的控制器中其他模塊的說明請參見上述方法實施例二，在此不做贅述。
[0130]參見圖9，在上述控制器中功率擾動模塊404包括:
[0131]電壓增量確定單元4041，用於確定與所述擾動步長對應的電壓增量；
[0132]第一擾動單兀4042,用於當所述擾動方向為第一擾動方向時,將所述光伏電池板的輸出電壓加上所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動；
[0133]第二擾動單元4043，用於當所述擾動方向為第二擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓減去所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動；
[0134]第三擾動單元4044，用於當所述擾動方向為第三擾動方向時，維持所述光伏電池板的輸出電壓不變，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動。
[0135]上述光伏發電控制器需要採集光伏電池板的輸出電壓及電流，並對該光伏電池板的最大輸出功率進行跟蹤，以使所述光伏電池板達到最大功率輸出。具體參見圖10，光伏發電控制器與FPGA處理器相連，所述FPGA處理器分別與ADC (模數變換器)及DAC (數模變換器)相連，所述ADC通過檢測迴路分別與直流電壓電流傳感器及交流電壓電流傳感器相連，所述DAC通過隔離與保護迴路與所述開關管驅動電路相連。
[0136]其中，所述光伏發電算法控制器是DSP晶片，所述FPGA具有並行通信的功能，可以同時處理多路信號，可以實現當採集多路輸出電流及輸出電壓信號時，與光伏發電控制器同時處理電流及電壓信號，實現並行處理的功能，避免了多路信號處理的不同步問題，且增加了採樣和計算速度，提高了系統的運行速度和處理能力。
[0137]具體地，所述直流電壓電流採集傳感器可以採集光伏電池板的輸出電壓信號及輸出電流信號，並將所述輸出電壓信號及輸出電流信號經過檢測迴路的檢測後變為安全信號發送至ADC，所述ADC將電壓模擬信號及電流模擬信號分別轉化為電壓數位訊號及電流數位訊號，並將所述電壓數位訊號及所述電流數位訊號通過所述FPGA處理器發送至所述光伏發電控制器中的RAM(存儲晶片)模塊。所述光伏發電控制器即DSP晶片對所述輸出電壓及輸出電流進行處理，具體地，通過計算光伏電池板在當前的工作點區域，生成對該光伏電池板的擾動步長，依據所述擾動步長生成對開關管導通的控制信號(PWM信號)，並將該控制信號發送至開關管驅動電路，以觸發所述驅動電路對開關管的導通與阻斷對開關進行控制，從而控制所述光伏發電板的輸出電壓，進而改變光伏電池板的輸出功率，使得最終光伏電池能以其最大功率進行輸出。
[0138]需要說明的是，上述光伏發電控制器可以同時對多個光伏電池板的發電進行控制，也就是所述電壓電流傳感器可以採集多個光伏電池板的輸出電壓及輸出電流，並發送至所述光伏發電控制器進行處理，並將處理後獲得的控制信號(PWM信號)發送至多路對應的拓撲結構以驅動其開關管，以對多個不同的開關管進行驅動，從而實現同時控制多個不同光伏電池板，使多個不同光伏電池板以最大功率進行輸出。
[0139]本申請提供了一種光伏發電控制系統，該系統具體包括:多個光伏電池板、與所述光伏電池板等數量的直流變換器、逆變器、電網及如權利要求5至8任意一項所述的光伏發電控制器。具體地，參見圖11，其示出了所述光伏發電控制系統的結構示例，該系統包括:4個光伏電池板、4個直流變換器、逆變器、電網及上述所述的光伏發電控制器。其中:
[0140]每個所述光伏電池板分別與一個所述直流變換器相連，且多個所述直流變換器串聯後通過所述逆變器與所述電網相連；[0141 ] 各個所述光伏電池板與所述光伏發電控制器相連，且所述光伏發電控制器與各個所述直流變換器中的開關管相連。
[0142]其中，光伏發電控制器分別與光伏電池板及直流變換器相連，所述直流變換器中包含有開關管，具體地，光伏發電控制器通過開關管驅動電路與直流變換器中的開關管相連。所述光伏發電控制器採集光伏電池板的輸出電壓及輸出電流，進行處理後生成開關管控制信號，並將該信號輸出至直流變換器的開關管，通過控制所述開關管的導通與阻斷，調節光伏電池板的輸出電壓，以使其工作在最大發電功率點。
[0143]需要說明的是，所述直流變換器為直流-直流變換器(DC/DC)，用於對光伏電池板的輸出電壓進行升壓，由於直流母線是通過逆變器來使得直流母線的電壓恆定，所以每個拓撲結構的輸出端即拓撲結構中的C4電壓基本相同，所以改變拓撲結構中開關IGBT的佔空比，相當於在改變拓撲結構中Cl的電壓即改變的是光伏電池板的輸出電壓。這樣就能實現對光伏電池板最大發電功率的跟蹤，以使各個光伏電池板輸出最大功率。
[0144]同時，相較於現有並聯直流變換器而言，本申請提供的控制系統，將多個直流變換器進行串聯，可以提升直流母線電壓，直流母線後連接逆變器，對所述直流信號進行逆變後向所述電網輸送電能。
[0145]參見圖12，上述光伏發電控制系統中的直流變換器可以包括=Boost直流變換器、Z源網絡、第一電容Cl、第一二極體Dl及預充電模塊。如圖所示:
[0146]所述Boost直流變換器的輸入電感由所述Z源網絡替代，則所述Boost直流變換器具體包括Z源網絡、開關管IGBT、二極體D2、電容C4。所述預充電模塊包括第一開關K1、第二開關K2及電阻R。其中:
[0147]所述第一電容Cl分別與所述光伏電池板的第一輸出端I及第二輸出端2相連；所述第一二極體Dl的陽極分別與所述光伏電池板的第一輸出端相連，陰極及所述預充電模塊中第一開關Kl的一端相連；所述預充電模塊中第一開關Kl的另一端或者與所述電阻R相連或者與Z源網絡的第一電感LI的輸入端相連；所述預充電模塊中第二開關K2的一端與所述Z源網絡中第一電感LI的輸出端相連，另一端與所述Boost直流變換器中開關管IGBT的輸入端相連；所述Z源網絡中第二電感L2的輸入端與所述光伏電池板的第二輸出端2相連。
[0148]由以上的技術方案可知，本申請提供的一種直流變換器，相較於傳統的Boost直流變換器而言，Boost直流變換器的輸入電感由Z源網絡替代，可以帶來下述有益效果:
[0149](I)更大幅度地提高了光伏電池板的輸出電壓。本申請提供的直流變換器將光伏電池板的輸出電壓提升為[(1-D) / (1-2D) ] *Uin，其中，所述D為開關管IGBT的導通比，所述Uin為光伏電池板的輸出電壓。例如，傳統的BOOST電路，輸出電壓與輸入電壓比即升壓比為3，則其需要的開關管佔空比為85%，而本申請提供的直流變換器在佔空比為50%時，可以達到很高的升壓比。可見，本申請提供的直流變換器可以更大幅度地提高光伏電池板的輸出電壓。
[0150](2)降低了開關管的導通比，有利於開關管的散熱。其中，導通比指的是開關管處於閉合的時間在整個周期中所佔的比例。由於傳統Boost直流變換器工作在較大的升壓比時，其開關管的導通比也相應較大，從而造成開關管沒有足夠時間進行散熱，進而影響系統穩定性，降低系統工作效率。然而，本申請提供的直流變換器將Boost直流變換器的輸入電感由Z源網絡替代，在相同的升壓比下，本申請提供的直流變換器中開關管的導通比要比傳統Boost直流變換器的導通比小一半，同時有利於開關管的散熱。並且，本申請提供的直流變換器雙環控制中電流內環無需斜坡補償。
[0151]具體地，對所述包含Z源網絡的直流變換器能降低開關管的導通比的理論推導過程進行如下說明:
[0152]假設Z源網絡中包含的電感LI及電感L2為相等且較大的值，且電容C2及電容C3為相等且較大的值，因此，Z源網絡拓撲為對稱的。由對稱性及等效電路，可以得到:Vc2 =Vc3 = Vc及VLl = VL2 = VL。所述直流變換器在工作過程中分為兩個狀態:開關管導通狀態及開關管斷開狀態。其中，所述開關導通狀態時，所述開關管可以看做是一根導線；所述開關管斷開時，則認為該拓撲結構中不包括該開關管。其中:
[0153]在開關管導通時，電容C2及電容C3處於放電狀態，通過二極體Dl對電感LI及電感L2儲能，把內部儲存的電場能量轉化為磁場能量儲存在電感中。此時，電感LI及電感L2處於儲能狀態，分別流過所述兩個電感的電流Il及電流12線性上升，所述兩個電感兩端的電壓分別為ULl
[0154]及UL2。其中，ULl = Ll*dIl/dt，UL2 = L2*dI2/dt，電壓方向為正值，從而使二極體Dl陰極電位升高，二極體Dl承受反向壓降而截止相當於二極體D2斷開，輸入電源Ui被切除，二極體D2由於陽極電壓下降處於截止狀態，相當於D2斷開。此時，電容C4處於放電狀態，同時向後級電網送電。
[0155]在開關管斷開時，電感LI及電感L2處於放電狀態，分別流過的電流Il及電流12線性下降，兩端電壓ULl及UL2的變化分別為:UL1 = Ll*dIl/dt、UL2 = L2*dI2/dt。同時，為了維持電感中電流方向不變而改變方向，從而使二極體Dl陰極電位降低，二極體Dl承受正向壓降而導通，Dl導通把輸入電源Ui接入，與電感LI及電感L2 —同為電容C2、電容C3及電容C4充電，同時向後級電網送電。
[0156]假設開關管導通D*T。其中，D為佔空比、T為一個周期時間由穩態電感磁通守恆。各電感兩端電壓平均值都是O，所以
[0157]VL = [VC2, 3DT+ (VC1-VC2, 3) * (1-D) *T] /T = O
[0158]又有
[0159]VL3 = -VC4DT+ (2VC-VC1-VC4) * (I _D) *Τ = O
[0160]所以
[0161]UC4/UCI = (1-D)/1-2D)
[0162]即:U0/Ui= (1-D) / (1-2D)。
[0163]所以包含Z源網絡的升壓直流變換器與沒有包含Z源網絡的升壓直流變換器中開關管導通比的對比圖如圖13所示。其中，所述B為升壓因子，所述D為開關管的導通比。曲線I為本申請包含Z源網絡的直流變換器的開關管導通比與升壓因子的關係曲線，曲線2為沒有包含Z源網絡的直流變換器的開關管導通比與升壓因子的關係曲線，通過對比曲線I與曲線2發現，同一升壓因子時，本申請提供的直流變換器的開關管導通比明顯小於現有的直流變換器。
[0164]從圖13中可以看出，當需要較大的升壓因子時，現有直流變換器開關管的導通比接近於1，具體地，需要升壓因子為5時，開關管的導通比大於0.8。所以，現有直流變換器的開關管導通時間過長阻斷時間過短，使得開關管損耗過大，影響開關管的散熱。本申請提供的直流變換器包含有Z源網絡，可以有效降低開關管的導通比，當升壓比為5時，開關管導通比為0.45，從而有利於開關管的散熱。
[0165]需要說明的是，上述光伏發電控制系統中的直流變換器中由於包含Z源網絡，使得開關管會出現較高的電壓尖峰及電流尖峰。為此，本申請提供的直流變換器增加了預充電模塊，提高系統開始工作時Z源網絡的初始電壓，以降低甚至消除開關管的電壓及電流尖峰。
[0166]具體地，所述預充電模板包括第一開關K1、第二開關K2及電阻R。在系統啟動時，先將第一開關Kl閉合至A端，且所述第二開關K2斷開，則光伏電池板通過電阻對Z源網絡進行預充電，當所述Z源網絡中的電容C2及電容C3的電壓達到所述光伏電池板的輸出電壓時，此時Z源網絡中電感LI及電感L2的兩端電勢差為0，則將第一開關Kl閉合至B端，同時將第二開關K2閉合，系統開始進行正常的電能輸出。
[0167]需要說明的是，上述光伏發電控制系統中的多個光伏電池板通過最大發電功率的跟蹤，能實現每個光伏電池板的最大輸出功率。但由於所述多個光伏電池板的連接方式為串聯，會導致系統出現熱斑效應。產生熱斑效應的原因是，系統中某個或多個光伏電池板被樹葉或灰塵覆蓋，受光不均造成其功率輸出特性與整個系統不協調，所述被覆蓋的某個或多個光伏電池板不僅對整體功率輸出沒有貢獻，反而消耗其他正常光伏電池板產生的電能，導致其局部過熱。
[0168]為消除將多個光伏電池板串聯造成的熱斑效應，本申請提供的直流變換器中並聯反向二極體，所述反向二極體的方向與其他二極體的方向相反。參見圖14，在上述光伏發電控制系統的基礎上，還包括:第二二極體D3 ;其中:
[0169]所述第二二極體D3的陰極與所述Boost直流變換器中二極體D2的陽極相連，且所述第二二極體D3的陽極與所述Boost直流變換器中開關管IGBT的輸出端相連。
[0170]需要說明的是，因為當光伏電池板被灰塵等覆蓋時，該光伏電池板的輸出電流變小，但多餘的電流通過反向二極體流向串聯的下一級的光伏電池板，減少所述被覆蓋光伏電池板局部過多的熱量，因此，直流變換器並聯反向二極體可有效避免光伏電池板的熱斑問題。
[0171]發明人對上述光伏發電控制系統進行仿真實驗，以驗證本申請提供的增加有反向二極體的直流變換器可以有效避免熱斑效應，具體過程如下:
[0172]仿真實驗採用的光伏發電控制系統如圖11所示，包含有四組光伏電池板與直流變換器。從上到下，設定所述四組編號依次為1、2、3及4。設置四個光伏電池板的初始光照為1000W/m2。當t = 0.25s時，光伏電池板I至3光照增加為1200W/m2，光伏電池板的光照降低為800W/m2。其中:
[0173]直流變換器I的輸出電流如圖15所示。在0.25s時，光伏電池板I因光照強度的增加，輸出電流也相應增加。
[0174]直流變換器I中並聯的反向二極體端的輸出電流如圖16所示。直流變換器I在所述光伏發電串聯繫統中接受的光照強度最大，因此該直流變換器I輸出的電流就是光伏電池板I自身輸出的電流，進而所述直流變換器I中並聯的反向二極體的輸出電流為O。圖16獲得的仿真實驗圖與上述理論相符。[0175]直流變換器4的輸出電流如圖17所示。在0.25s時，光伏電池板4因光照強度的降低，輸出電流也相應降低。
[0176]直流變換器4中並聯的反向二極體端的輸出電流如圖18所示。直流變換器4在所述光伏發電串聯繫統中接受的光照強度最小，可仿真模擬該直流變換器4相連的光伏電池板4因被灰塵等覆蓋造成的光照強度減弱。光伏電池板4輸出的電流要比整個系統支路上的電流小，因此，多餘的電流需要通過直流變換器中並聯的反向二極體，因此，所述直流變換器4並聯的反向二極體在0.25s後出現了電流。圖18獲得的仿真實驗圖與上述理論相符。
[0177]綜上所述，從上到下四組光伏電池板因被遮擋出現熱斑效應的過程中，被遮擋的光伏電池板多餘的電流流過反向二極體，可以消除光伏電池板的熱斑問題。
[0178]同時，利用圖11所示的光伏發電系統進行仿真實驗，獲得的各項實驗數據如下:
[0179]直流母線電壓如圖19所示；直流母線電流如圖20所示；系統逆變輸出電壓及電流(通過逆變器後的支路上的交流電壓及交流電流)如圖21所示。
[0180]需要說明的是，本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0181]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種光伏發電控制方法，其特徵在於，包括: 獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化； 依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長；其中，所述擾動步長包括第一擾動步長、第二擾動步長或第三擾動步長，且所述第一擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率絕對值小於或等於預設斜率的區域，所述第二擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為負且絕對值大於所述預設斜率的區域，所述第三擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為正且大於所述預設斜率的區域，且所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大； 依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向；其中，所述擾動方向包括第一擾動方向、第二擾動方向或第三擾動方向，且所述第一擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率大於O的區域，所述第二擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率小於O的區域，所述第三擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率等於O的區域； 依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動； 當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動； 在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值； 若是，結束定時，返回重新獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化； 否則，返回在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值，直至定時結束。
2.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵在於，所述依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長包括: 判斷預設斜率乘以所述電壓變化的絕對值是否大於所述功率變化的絕對值； 若是，確定擾動步長為第一擾動步長； 否則，判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O還是小於O，若小於O，確定擾動步長為第二擾動步長，若大於O，確定擾動步長為第三擾動步長； 相應地，所述依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向包括: 判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O、小於O或等於O ; 當大於O時,確定所述擾動方向為第一擾動方向； 當小於O時，確定所述擾動方向為第二擾動方向； 當等於O時，確定所述擾動方向為第三擾動方向。
3.依據權利要求1所述的控制方法，其特徵在於，所述依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動，包括: 確定與所述擾動步長對應的電壓增量； 當所述擾動方向為第一擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓加上所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動； 當所述擾動方向為第二擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓減去所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動； 當所述擾動方向為第三擾動方向時，維持所述光伏電池板的輸出電壓不變，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動。
4.一種光伏發電控制器，其特徵在於，包括: 變化量獲取模塊，用於獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化； 擾動步長確定模塊，用於依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動步長；其中，所述擾動步長包括第一擾動步長、第二擾動步長或第三擾動步長，且所述第一擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率絕對值小於或等於預設斜率的區域，所述第二擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為負且絕對值大於所述預設斜率的區域，所述第三擾動步長對應所述光伏電池板PV曲線中斜率為正且大於所述預設斜率的區域，且所述第一擾動步長、所述第二擾動步長及所述第三擾動步長依次增大； 擾動方向確定模塊，用於依據所述輸出電壓變化及輸出功率變化，確定擾動方向；其中，所述擾動方向包括第一擾動方向、第二擾動方向或第三擾動方向，且所述第一擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率大於O的區域，所述第二擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率小於O的區域，所述第三擾動方向對應所述光伏電池板PV曲線中斜率等於O的區域； 功率擾動模塊，用於依據所述擾動步長及所述擾動方向，對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動； 定時擾動模塊，用於當所述光伏電池板擾動後與擾動前的輸出功率變化的絕對值未超過第一預設功率閾值時，設置定時時長，並持續依據所述擾動步長及所述擾動方向對所述光伏電池板的輸出功率進行擾動； 間接掃描模塊，用於在所述定時時長內，依據所述預設時間間隔，判斷所述預設時間間隔前後輸出功率變化的絕對值是否超過第二預設功率閾值；若是，觸髮結束定時模塊，否貝U，返回觸發間接掃描模塊，直至定時結束； 結束定時模塊，用於結束定時，返回重新獲取光伏電池板在預設時間間隔前後的輸出電壓變化及輸出功率變化。
5.根據權利要求4所述的控制器，其特徵在於，所述擾動步長確定模塊包括: 第一步長判斷單元，用於判斷預設斜率乘以所述電壓變化的絕對值是否大於所述功率變化的絕對值；若是，觸發第一步長結果單元；否則，觸發第二步長判斷單元； 第一步長結果單元，用於確定擾動步長為第一擾動步長； 第二步長判斷單元，用於判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O還是小於O ;若小於O，觸發第二步長結果單元，若大於O，觸發第三步長結果單元； 第二步長結果單元，用於確定擾動步長為第二擾動步長； 第三步長結果單元，用於確定擾動步長為第三擾動步長； 相應地，所述擾動方向確定模塊包括: 方向判斷單元，用以判斷所述電壓變化乘以所述功率變化大於O、小於O或等於O ;當大於O時，觸發第一方向結果單元，當小於O時，觸發第二方向結果單元，當等於O時，觸發第三方向結果單元；第一方向結果單兀，用於確定所述擾動方向為第一擾動方向； 第二方向結果單元，用於確定所述擾動方向為第二擾動方向； 第三方向結果單兀，用於確定所述擾動方向為第三擾動方向。
6.根據權利要求4所述的控制器，其特徵在於，所述功率擾動模塊包括: 電壓增量確定單元，用於確定與所述擾動步長對應的電壓增量； 第一擾動單元，用於當所述擾動方向為第一擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓加上所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動； 第二擾動單元，用於當所述擾動方向為第二擾動方向時，將所述光伏電池板的輸出電壓減去所述電壓增量，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動； 第三擾動單元，用於當所述擾動方向為第三擾動方向時，維持所述光伏電池板的輸出電壓不變，以實現對所述光伏電池板輸出功率的擾動。
7.一種光伏發電控制系統，其特徵在於，包括:多個光伏電池板、與所述光伏電池板等數量的直流變換器、逆變器、電網及如權利要求4至6任意一項所述的光伏發電控制器；其中: 每個所述光伏電池板分別與一個所述直流變換器相連，且多個所述直流變換器串聯後通過所述逆變器與所述電網相連； 各個所述光伏電池板與所述光伏發電控制器相連，且所述光伏發電控制器與各個所述直流變換器中的開關管相連。
8.根據權利要求7所述的控制系統，其特徵在於，所述直流變換器包括=Boost直流變換器、Z源網絡、第一電容、第一二極體及預充電模塊；所述Boost直流變換器的輸入電感由所述Z源網絡替代，且所述預充電模塊包括第一開關、第二開關及電阻，其中: 所述第一電容分別與所述光伏電池板的第一輸出端及第二輸出端相連； 所述第一二極體的陽極分別與所述光伏電池板的第一輸出端相連，陰極及所述預充電模塊中第一開關的一端相連； 所述預充電模塊中第一開關的另一端或者與所述電阻相連或者與Z源網絡的第一電感的輸入端相連； 所述預充電模塊中第二開關的一端與所述Z源網絡中第一電感的輸出端相連，另一端與所述Boost直流變換器中開關管的輸入端相連； 所述Z源網絡中第二電感的輸入端與所述光伏電池板的第二輸出端相連。
9.根據權利要求8所述的控制系統，其特徵在於，還包括:第二二極體；其中: 所述第二二極體的陰極與所述Boost直流變換器中電容的正極相連，且所述第二二極體的陽極與所述Boost直流變換器中電容的負極相連。
【文檔編號】H02S40/30GK104022734SQ201410289238
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】王軍, 辜超, 黃榮輝, 孫章, 羅華永 申請人:西華大學, 四川中電啟明星信息技術有限公司