一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统及其方法与流程

技术特征：

1.一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统，其特征在于，所述电路重构系统包括：光伏阵列电路、光伏板支路切换电路、重构逻辑驱动的旁路电路、电量检测与分析电路和PLC功率优化模块；所述光伏阵列电路包括N行M列的光伏板，每一列中的N块光伏板为并联连接，列与列之间再串联连接；每块光伏板均独立地与一个所述支路切换电路串联，每列光伏板再与所述旁路电路并联；每列光伏板对应设有一个电量检测与分析电路，每列光伏板中的每块光伏板均与本列中的电量检测与分析电路连接，各列电量检测与分析电路均与PLC功率优化模块连接。

2.根据权利要求1的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统，其特征在于，还包括电压限位电路，所述电压限位电路包括与每列光伏板并联的过压继电器；所述光伏板支路切换电路包括直流欠流继电器和电路切换开关；每块光伏板均串联一个直流欠流继电器和一个电路切换开关；

所述直流欠流继电器的电流变小到给定阈值时，直流欠流继电器产生隔离信号驱动电路切换开关，将该光伏板隔离出来，停止其供电，并切换到电压限位电路；在光照恢复后，电压限位电路识别出光伏板电压恢复，驱动电路切换开关动作，切换回主电路即光伏阵列电路，恢复发电。

3.根据权利要求1的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统，其特征在于，所述重构逻辑驱动的旁路电路包括旁路继电器和与旁路继电器串联的单向二极管；所述旁路继电器与每列光伏板并联。

4.根据权利要求1的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统，其特征在于，所述PLC功率优化模块包括PLC控制器，所述PLC控制器与每列光伏板并联；

所述PLC功率优化模块采用串行输入模式，将光伏阵列电路输出的总电流、电压和功率，按照功率最大化逻辑判断隔离光伏板，并重构电路拓扑结构，满足输出直流电压的要求，产生开关信号，驱动电路重构开关实现电路优化运行。

5.根据权利要求1的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统，其特征在于，所述PLC功率优化模块采用西门子s7-200系列PLC。

6.根据权利要求1的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构系统，其特征在于，所述电量检测与分析电路是以每列光伏板为单位，将各列中每块光伏板的接通或断开情况进行检测并将数据传输给PLC功率优化模块；所述电量检测与分析电路连接EM231模块作为拓展。

7.一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用PLC功率优化模块对光伏阵列电路的输出功率进行预估；

步骤二、通过PLC功率优化模块的重构运算，找出功率达到最大时需旁路的列数，并将这些列旁路处理，使光伏阵列电路的输出功率达到最优。

8.根据权利要求7所述的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构方法，其特征在于，步骤一的预估过程如下：

设光伏阵列电路的每列并联光伏板数量为M块，N组并联光伏板依次串联，N和M值均不小于3，则所有光伏板正常发电时有：

(1)输出的总电压为

Vi为并联的光伏板两端节点电压，i表示一列并联的光伏板，i＝1，2，…，N，根据光伏发电输出电压的要求Vminr≤V≤Vmaxr，即输出电压允许在额定最小Vminr和最大电压Vmaxr之间变化；

(2)输出的总电流为

Ii为单个并联节点输出电流，i＝1，2，…，N；单个并联节点电流为

设每个并联支路电流Iij占节点总电流的比例为kij，则：

Iij＝kijI

其中m代表单一列光伏板中正常工作的光伏板的数量，M代表单一列总的光伏板数量，且

(3)光伏阵列电路输出的总功率为：

当单个光伏板因光照被遮挡导致支路电流Iij降低时会引起总输出电流I变小，从而降低整个电路总的发电功率P，PLC控制器通过对光伏板遮蔽的数目来推算出各列的输出电流和整体的输出电压，当遮蔽情况发生后Iij变小，此时PLC控制器通过逻辑运算，选择n＝1，2，…，N和mi＝1，2，…，M，以提高P，即：

其中n^*和分别代表输出功率达到最大时的未被旁路的光伏列数量和发电电流最小的光伏列中正常工作的光伏板数量，n表示未被旁路量的光伏列数，mi表示每组并联光伏板正常发电的数目。

9.根据权利要求7所述的一种光照部分被遮挡的光伏阵列电路重构方法，其特征在于，步骤二是根据光伏阵列电路特点，采用迭代搜索算法来确定最优的串并联光伏阵列电路结构，具体过程如下：

1)当光伏板退出发电且光伏阵列电路输出的总电流I或总功率P降低时启动搜索过程，根据并联光伏板输出电流Ii跟光伏板数目mi成正比，即：

Ii＝I0mi

I0代表单块光伏板的输出电流，Inorm代表单块光伏板正常工作时的输出电流，计算光伏阵列电路的总输出功率：

选择最大输出功率且满足：

2)当时，则确定对应的n^*，数量，否则，继续搜索比较；

3)根据n^*和的值，重构光伏阵列电路

当光伏板被遮挡则被旁路退出，使整个并联光伏板列组发电数量低于某个值，PLC功率优化模块将整列并联的光伏板旁路退出，则光伏阵列电路的输出功率为：