[发明专利]一种光伏最大功率点跟踪控制系统及方法

权利要求书

1.一种光伏最大功率点跟踪控制系统，其特征在于，包括：

光伏阵列模块，用于将太阳能转化为电能；

单电流MPPT模块，用于利用单电流传感器的MPPT算法预测系统下一时刻的电流值，为模型预测控制模块提供外部电流的参考值和变化趋势；

模型预测控制模块，用于根据boost变换器的状态空间方程计算下一时刻光伏电池的电流值，并与单电流MPPT算法预测的电流值进行比较得到评价函数J，以控制boost变换器的开关状态来输出最优占空比D，达到MPPT快速跟踪的目的；以及

boost变换器，连接在光伏阵列与负载之间，接受所述模型预测控制模块的控制；

所述单电流MPPT模块按如下方法实现：

设boost变换器的输入功率为P_PV，输入电压为v_PV，输入电流为i_PV，根据boost变换器的电压变换关系有：

P_PV＝v_PV×i_PV＝(1-D)v_c·i_PV (2)

变量f(k)定义为：f(k)＝(1-D(k))·i_PV(k) (3)

由于光伏系统的输出电压v_c保持恒定，由式(2)可知光伏电池的输出功率P_PV与(1-D)i_PV正比；因此通过调整boost变换器的占空比D即可获得光伏系统的最大功率；

当f(k)-f(k-1)＝0，i^*＝i_PV(k)；

当f(k)-f(k-1)0，且D(k)-D(k-1)0，i^*＝i_PV(k)+Δi；

当f(k)-f(k-1)0，且D(k)-D(k-1)0，i^*＝i_PV(k)-Δi；

当f(k)-f(k-1)0，且D(k)-D(k-1)0，i^*＝i_PV(k)+Δi；

当f(k)-f(k-1)0，且D(k)-D(k-1)0，i^*＝i_PV(k)-Δi；

其中，Δi＝i_PV(k)-i_PV(k-1)。

2.根据权利要求1所述的一种光伏最大功率点跟踪控制系统，其特征在于，所述单电流MPPT模块通过推导出的光伏阵列(1-D)i_PV-D曲线，根据d[(1-D)i_PV]和dD的值判断出光伏阵列工作点的位置，进而调整光伏阵列的工作点。

3.根据权利要求1所述的一种光伏最大功率点跟踪控制系统，其特征在于，所述模型预测控制模块基于boost变换器的预测模型，利用下一时刻的电流值与预测的电流参考值进行比较。

4.根据权利要求3所述的一种光伏最大功率点跟踪控制系统，其特征在于，所述模型预测控制模块采用如下最小化评价函数J：

其中，i_PV,s＝n(k+1)为k+1时刻光伏阵列输出电流，i^*为单电流MPPT模块计算的电流参考值，s＝0为开关管断开状态，s＝1为开关管闭合状态。