基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究

太阳能光伏发电作为可再生能源的重要组成部分在未来将成为能源供应的重要组成部分。加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。光伏发电系统可将太阳光能直接转换为电能,但系统的低效率、高成本,仍然是制约光伏发电普及的一个主要因素。因此国内外众多学者均致力于有关提高光伏系统效率的研究,对太阳能方阵的组态优化控制是提高光伏系统效率的一个重要研究内容。 本课题根据光伏电池的工作特性,设计了一个光伏阵列的组态优化控制系统和一个基于组态优化的弱光充电器。大规模太阳能光伏阵列的输出功率除了受入射光强和环境温度影响较大外,还受安装环境和安装位置的影响,随着太阳光入射角度的变化,不同位置的光伏阵列其输出变化也有明显差别。为了更好地发挥光伏阵列的工作效率,在外部环境发生变化时,对光伏阵列进行合理的重新组态可提高光伏阵列的输出功率。本文在梯度法实现最大功率点追踪的基础上,提出了基于组态优化的光伏阵列控制方法来进一步提高光伏阵列的输出功率。光伏阵列的组态优化是根据检测光伏组件的入射光强和表面温度来控制光伏阵列的组态方式,系统主要包括A/D转换模块和组态开关控制模块、测温模块、入射光强度检测模块、组态开关模块、PC机与A/D转换模块之间的USB通信模块、PC机与组态开关控制模块之间的USB通信模块、PC机监测平台。在太阳光较弱时,光伏组件的电流输出很小,不能直接对蓄电池进行充电,为了使光伏组件能在弱光下对蓄电池充电,本论文提出了一种基于组态优化的弱光光伏充电法,该方法是由单片机处理器根据光伏阵列输出开路电压和光伏阵列进行充电时电压的采样值来输出控制MOS管通断的信号,实现弱光下对蓄电池有效充电控制。 本文对光伏阵列的组态优化控制做了仿真研究,证明了本文所设计方案的可行性,并对组态优化控制系统进行实验研究,实验结果证明该方法能有效提高光伏阵列的输出效率。本文还设计了一个基于组态优化的弱光充电器,从实验结果可知,在弱光情况下,该充电器能有效的对蓄电池充电控制。