[发明专利]光伏电池阵列完全可重构电气系统的重构优化方法

摘要

一种光伏电池阵列完全可重构电气系统的重构优化方法，将光伏阵列中的光伏组件分组并联于对应的光伏阵列串联连接电气模块两端，当电气模块端电压之间的差值超过设定阈值时，启动光伏阵列重构程序，基于重构后每组光伏组件短路电流之和近似相等的基本原则，通过重构优化算法快速调整光伏电池阵列中光伏电池或组件单元的电气连接结构。本发明改善光伏阵列输出功率-电压(P-U)特性，使其呈现接近于单峰的状态，从而一方面降低对最大功率点跟踪方法的要求，提高MPPT跟踪准确度；另一方面减少光伏阵列中由于光伏组件输出P-U特性失配引起的功率损失，提高光伏发电系统的最大输出功率。

主权项

1.一种光伏电池阵列完全可重构电气系统的重构优化方法，其特征在于：所述电气系统包括完全可重构光伏阵列，所述完全可重构光伏阵列由M组电气模块串联而成，所述电气模块的两端接口并联光伏组件组或电力导线，每个光伏组件串联有一个防逆二极管和一个电流互感器，每个电气模块并联一个电压互感器；光伏阵列运行过程中，实时测量光伏组件的端电压以及流过的电流，可以根据光伏组件的数学模型快速估算出每个光伏组件的短路电流I_sci，i=1，2，3，……，N；所述重构优化方法包括以下步骤：(1)采集实时电压和电流信号；当电气模块端电压之间的差值超过设定阈值时，即认为光伏阵列出现了较大的失配功率损失，启动光伏阵列重构优化程序并进行新一轮结构调整；(2)确定并联电力导线的电气模块数量L，具体步骤如下：计算光伏阵列的端电压，端电压等于阵列中所有串联电气模块端电压之和；判断光伏阵列的端电压是否在规定的运行电压范围内，如果不在规定运行电压范围内，则需要调整并联电力导线的电气模块数量L；当测量的光伏阵列端电压小于规定直流电压范围的下限，则减少并联电力导线的电气模块数量L；当测量的光伏阵列端电压大于规定直流电压范围的上限，则增加并联电力导线的电气模块数量L；(3)确定光伏组件的分组方案，将N块光伏组件按短路电流之和尽可能相等的原则分为(M-L)组，具体步骤如下：根据测量得到的光伏组件端电压和端电流，计算此时光伏组件的短路电流I_sci，i=1，2，3，……，N；计算剩余(M-L)组电气模块光伏短路电流理想值为；第一轮光伏组件的分配中，将短路电流最大的(M-L)个光伏组件分配给剩余的(M-L)组电气模块；第二轮光伏组件的分配中，将剩余未分配光伏组件中短路电流最大的(M-L-f)个光伏组件分别分配给剩余的(M-L-f)组电气模块，其中f为光伏组件短路电流之和已经达到I_sc0的电气模块数量；直至所有光伏组件分配完毕；(4)形成当前运行条件下的光伏阵列重构策略，并将重构信号释放到电气连接开关的切换控制系统中，将所有光伏组件准确并联到对应的电气模块接口中，并将L个电气模块接口通过电力导线短接。