CN104022734B - 一种光伏发电控制方法、处理器及系统 - Google Patents

一种光伏发电控制方法、处理器及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光伏发电控制方法、处理器及系统，依据确定的扰动步长及扰动方向，对光伏电池板的输出功率进行扰动，当扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动，从而减少对光伏电池板最大功率点的扫描次数，避免短时间内光照强度不大时实时扫描对光伏系统造成的波动，提高了系统稳定性。在定时阶段内间接扫描光伏电池板的输出功率，当输出功率变化的绝对值超过第二预设阈值时，跳出定时重新对光伏电池板进行实时扫描，以查找最大输出功率。本申请提供的控制系统中直流变换器包含有Z源网络，开关管导通比低，利于开关管散热。

Description

一种光伏发电控制方法、处理器及系统
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域，尤其是一种光伏发电控制方法、处理器及系统。
背景技术
光伏发电，是指利用光伏电池板将太阳能转化为电能，其发电功率主要由外界环境主要是光照强度来决定。为了达到光伏电池板最大发电效能，需要寻找其在某一特定光照强度下的最大发电功率。
目前，控制光伏电池板输出最大发电功率的方法主要有扰动观察法。该方法利用固定的步长对光伏发电系统的输出电压进行扰动，且当达到最大功率点时，仍一直处于搜寻状态，对系统输出电压造成一定波动，降低了发电系统的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种光伏发电控制方法、处理器及系统，用以解决现有技术中光伏发电控制方法对发电系统造成的干扰从而降低系统稳定性的技术问题。本申请提供的技术方案如下：
一种光伏发电控制方法，包括：
获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化；
依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长；其中，所述扰动步长包括第一扰动步长、第二扰动步长或第三扰动步长，且所述第一扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率绝对值小于或等于预设斜率的区域，所述第二扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为负且绝对值大于所述预设斜率的区域，所述第三扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为正且大于所述预设斜率的区域，且所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大；
依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向；其中，所述扰动方向包括第一扰动方向、第二扰动方向或第三扰动方向，且所述第一扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率大于0的区域，所述第二扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率小于0的区域，所述第三扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率等于0的区域；
依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值；
若是，结束定时，返回重新获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化。
否则，返回在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值，直至定时结束。
本申请还提供了一种光伏发电控制器，包括：
变化量获取模块，用于获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化；
扰动步长确定模块，用于依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长；其中，所述扰动步长包括第一扰动步长、第二扰动步长或第三扰动步长，且所述第一扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率绝对值小于或等于预设斜率的区域，所述第二扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为负且绝对值大于所述预设斜率的区域，所述第三扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为正且大于所述预设斜率的区域，且所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大；
扰动方向确定模块，用于依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向；其中，所述扰动方向包括第一扰动方向、第二扰动方向或第三扰动方向，且所述第一扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率大于0的区域，所述第二扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率小于0的区域，所述第三扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率等于0的区域；
功率扰动模块，用于依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
定时扰动模块，用于当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
间接扫描模块，用于在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值；若是，触发结束定时模块，否则，返回触发间接扫描模块，直至定时结束。
结束定时模块，用于结束定时，返回重新获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化。
本申请还提供了一种光伏发电控制系统，包括：多个光伏电池板、与所述光伏电池板等数量的直流变换器、逆变器、电网及如权利要求4至6任意一项所述的光伏发电控制器；其中：
每个所述光伏电池板分别与一个所述直流变换器相连，且多个所述直流变换器串联后通过所述逆变器与所述电网相连；
各个所述光伏电池板与所述光伏发电控制器相连，且所述光伏发电控制器与各个所述直流变换器中的开关管相连。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
依据确定的扰动步长及扰动方向，对光伏电池板的输出功率进行扰动，当扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动，从而减少对光伏电池板最大功率点的扫描次数，避免短时间内光照强度不大时实时扫描对光伏系统造成的波动，提高了系统稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种光伏发电控制方法实施例一的流程图；
图2为本申请提供的一种光伏电池板的PV曲线示例图；
图3为本申请提供的一种光伏发电控制方法实施例二的流程图；
图4为本申请提供的一种光伏发电控制方法实施例三部分流程图；
图5为本申请提供的应用现有扰动观察法对光伏电池板最大发电功率的跟踪仿真实验图；
图6为本申请提供的分别采用现有控制方法及本申请提供的控制方法对光伏电池板最大发电功率的跟踪仿真实验对比图；
图7为本申请提供的一种光伏发电控制器实施例一的结构示意图；
图8为本申请提供的一种光伏发电控制器实施例二的结构示意图；
图9为本申请提供的一种光伏发电控制器实施例三部分结构示意图；
图10为本申请提供的光伏发电控制器的应用示意图；
图11为本申请提供的一种光伏发电控制系统的结构示意图；
图12为本申请提供的一种直流变换器的一个结构示意图；
图13为本申请提供的包含Z源网络与并未包含Z源网络两种不同升压直流变换器的开关管导通比对比图；
图14为本申请提供的一种直流变换器的另一结构示意图；
图15为本申请提供的光伏发电系统中一个直流变换器输出电流的仿真实验图；
图16为本申请提供的光伏发电系统中一个直流变换器反向二极管输出电流的仿真实验图；
图17为本申请提供的光伏发电系统中另一直流变换器输出电流的仿真实验图；
图18为本申请提供的光伏发电系统中另一直流变换器反向二极管输出电流的仿真实验图；
图19为本申请提供的光伏发电系统中直流母线电压的仿真实验图；
图20为本申请提供的光伏发电系统中直流母线电流的仿真实验图；
图21为本申请提供的光伏发电系统中逆变输出电压及电流的仿真实验图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，其示出了一种光伏发电控制方法实施例一的流程，具体包括：
步骤101：获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化。
其中，外界环境(光照、温度等)变化会引起光伏电池板输出电压及输出电流的变化。预设时间间隔，采集该预设时间间隔前的第一输出电压及第一输出电流、采集该预设时间间隔后的第二输出电压及第二输出电流，将第二输出电压减去第一输出电压获得输出电压变化，将第二输出电流减去第一输出电流获得输出电流变化，将输出电压变化乘以电流变化获得输出功率变化。
需要说明的是，所述输出电压变化具有正负之分，具体地，当第二输出电压大于第一输出电压时，则所述输出电压变化为正值，反之，所述输出电压变化为负值。同理，所述输出电流变化及所述输出功率变化也具有正负之分。
步骤102：依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长；其中，所述扰动步长包括第一扰动步长、第二扰动步长或第三扰动步长，且所述第一扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率绝对值小于或等于预设斜率的区域，所述第二扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为负且绝对值大于所述预设斜率的区域，所述第三扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为正且大于所述预设斜率的区域，且所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大。
其中，所述扰动步长指的是电压增量，用来改变光伏电池板的输出电压，从而改变光伏电池板的输出功率。
所述PV曲线为一定的外界环境(光照、温度等)下，功率变化与电压变化的关系曲线，一般地，为抛物线。如图2所示，抛物线可分为三个区域，即上升区域A、顶点边缘的平缓区域B及下降区域C。由图2可知，所述区域A内曲线的斜率大于0，所述区域C内曲线的斜率小于0，所述区域B内曲线的斜率绝对值非常小，因此，可以设定预设斜率，用来判断光伏电池板的当前输出电压及当前输出功率是否满足所述区域B。例如，当曲线斜率的绝对值小于预设斜率时，则判定所述光伏电池板的工作点在所述区域B内。
需要说明的是，根据电压变化绝对值及功率变化绝对值可以确定斜率的大小，进而确定光伏电池板是否工作在区域B。依据电压变化及功率变化的正负可以确定斜率方向，进而确定光伏电池板工作在区域A或者区域C。同时，需要说明的是，上述三个区域分别对应不同的扰动步长，确定不同区域后，为相应区域确定对应的扰动步长。具体地，区域B对应第一扰动步长、区域C对应第二扰动步长、区域A对应第三扰动步长，其中，所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大，例如，第一扰动步长为0.01V，第二扰动步长为0.5V，第三扰动步长为1V。
如图2所示，区域A、区域C及区域B内输出电压的变化会对输出功率的变化造成不同程度的影响。区域A的斜率绝对值小于区域C的斜率绝对值，所以，当系统工作在区域A时，为了尽快地使光伏电池板达到最大输出功率，设定一个较大的扰动步长即第三扰动步长，较大扰动步长会带来输出电压较大的改变，这样就使得光伏电池板的输出功率更快地达到区域B。反之，斜率绝对值较大的区域C对应较小的扰动步长即第二扰动步长，在最大功率点周围的区域B对应微小的扰动步长即第一扰动步长。
步骤103：依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向；其中，所述扰动方向包括第一扰动方向、第二扰动方向或第三扰动方向，且所述第一扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率大于0的区域，所述第二扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率小于0的区域，所述第三扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率等于0的区域。
需要说明的是，确定扰动步长后，需要确定扰动方向。从PV曲线图来看，所述扰动方向指的是，依据所述扰动步长对输出电压进行扰动时，是将输出电压向左移动扰动步长的长度，还是将输出电压向右移动扰动步长的长度，还是维持当前输出电压不变。可选地，确定扰动方向的具体过程请参见下文。
步骤104：依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动。
具体地，在所述光伏电池板的输出电压之上加上或减去扰动步长对应的电压增量，得到扰动后的输出电压。根据光伏电池的PV曲线可知，改变光伏电池的输出电压，可改变所述光伏电池板的输出功率，进而判断扰动前后输出功率的变化。
步骤105：当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动。
其中，当所述输出功率变化的绝对值小于第一预设功率阈值如50W时，说明此时光伏电池板已经在以最大功率进行输出，这时，系统进入定时阶段，设置定时时长，如30秒。在进入定时阶段后，停止对光伏电池板最大功率点的扫描，即停止计算新的扰动步长，而是始终维持依据步骤102中确定的扰动步长来对输出功率进行扰动，也就是说，保持光伏电池板的输出电压不变，使光伏电池板的输出功率维持在最大功率点。
步骤106：在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值；若是，结束定时，返回执行步骤101，否则，返回执行步骤105，直至定时结束。
其中，在定时阶段，扰动步长并未发生改变，但需要说明的是，光伏电池板的输出功率受外界光照、温度等的影响较大，当外界环境变化，例如太阳被云遮挡引起的外界环境变化时，会引起光伏电池板输出电流的变化，进而导致所述光伏电池板的输出功率不再维持在最大输出功率。所以，在所述定时阶段内，增加间接扫描的过程。
所述间接扫描也就是，以预设时间间隔，判断输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值如20W，若超过，则跳出定时阶段，返回执行步骤101以重新进行最大功率点的扫描。否则，返回所述判断步骤，以判断下一个所述预设时间间隔前后功率的变化绝对值与所述第二预设功率阈值的大小关系。其中，所述返回过程直至定时结束，也就是说，到达定时时长后，不再进行返回。
由以上的技术方案可知，本申请提供的光伏发电控制方法中，依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动后，当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动，从而减少对光伏电池板最大功率点的扫描次数，避免短时间内光照强度不大时实时扫描对光伏系统造成的波动，提高了光伏发电系统在最大功率点处的稳定性。
同时，在定时阶段内，监测光伏电池板的输出功率，当输出功率变化的绝对值超过第二预设阈值时，跳出定时中断，重新对光伏电池板进行实时扫描，找出被云遮挡后此时条件下光伏电池的最大功率。所以，本申请提供的控制方法可以较好地应用于多云天气的条件。
同时，在跟踪所述光伏电池板的最大功率点时，光伏电池板工作在斜率大于0区域对应的扰动步长最大，斜率小于0区域对应的扰动步长较小，同时，光伏电池板工作在最大功率点周围时的扰动步长最小。所述依据光伏电池板工作点区域的不同确定不同的扰动步长进行扰动的方式，可以快速定位所述光伏电池板的最大输出功率。
需要说明的是，在上述实施例的步骤105中，判断进入定时阶段的条件，不一定限制于对光伏电池板功率变化是否超过第一预设功率阈值的一次判断，也可以是对光伏电池板功率变化的多次判断。具体地：步骤105可以为：
当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，返回执行步骤101，直至所述返回的次数达到预设次数，当所述返回次数达到预设次数时，设置定时时长，并持续依据最后一次确定的扰动步长及扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动。
需要说明的是，返回执行步骤101的条件是，功率变化绝对值未超过第一预设功率阈值，返回的截止条件是，返回的次数达到预设次数，也就是说，当满足预设次数的功率变化绝对值未超过第一预设功率阈值，说明光伏电池板的工作点已经在最大输出功率点，进而进行定时阶段，即设置定时时长，且持续依据最后一次确定的扰动步长及扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动，也就是说，持续输出同样的PWM波形，使光伏系统直流变换器开关管的占空比维持在同一值，从而使光伏电池板持续输出与该输出电压对应的最大功率。
例如，预设次数为9次，第一预设功率阈值为50W，则需要连续10次光伏电池板输出功率的变化绝对值均在50W内，才进入定时阶段，且在定时阶段内，持续依据第11次确定的扰动步长及扰动方向进行扰动。
由本实施例提出的技术方案可知，通过多次判断光伏电池板输出功率变化的绝对值与预设功率阈值的大小关系，来认定光伏电池板是否工作在最大功率点，提高了控制准确度。
参见图3，其示出了一种光伏发电控制方法实施例二的流程，可选的，上述方法实施例中步骤102可通过以下方式实现：
步骤202：判断预设斜率乘以所述电压变化的绝对值是否大于所述功率变化的绝对值；若是，执行步骤203，否则，执行步骤204。
例如，预设斜率为k，则k*|△V|>|△P|时，认为光伏电池板工作在最大功率点周围，将扰动步长确定为第一扰动步长。其中，所述第一扰动步长为预设值，所述k为微小正数值，k为判断当前工作点是否在区域B的斜率标准(这个值是通过一系列的计算与实验验证设定的)，例如，k为0.05。
步骤203：确定扰动步长为第一扰动步长。
步骤204：判断所述电压变化乘以所述功率变化大于0还是小于0；若小于0，执行步骤205；若大于0，执行步骤206。
其中，所述电压变化及所述功率变化具有正负，因此通过判断两个变化的乘积与0的大小关系来确定光伏电池板的工作点在区域为A还是区域C。例如，△V*△P<0时，工作点在区域C，将扰动步长确定为第二扰动步长；△V*△P>0时，工作点在区域A，将扰动步长确定为第三扰动步长。其中，第一扰动步长、第二扰动步长及第三扰动步长依次增大。
步骤205：确定扰动步长为第二扰动步长。
步骤206：确定扰动步长为第三扰动步长。
相应地，上述方法实施例中步骤103可以通过以下方式实现：
步骤207：判断所述电压变化乘以所述功率变化大于0、小于0或等于0；当大于0时，执行步骤208，当小于0时，执行步骤209，当等于0时，执行步骤210。
具体地，判断△V*△P的值为大于0、小于0还是等于0。
步骤208：确定所述扰动方向为第一扰动方向。
其中，△V*△P大于0，说明，光伏电池板当前工作点在PV曲线的A区域，相对应的，第一扰动方向是将电压向右移动的方向，也就是说，需要将输出电压加上扰动步长的方向。
步骤209：确定所述扰动方向为第二扰动方向。
其中，△V*△P小于0，说明，光伏电池板当前工作点在PV曲线的C区域，相对应的，第二扰动方向是将电压向左移动的方向，也就是说，需要将输出电压减去扰动步长的方向。
步骤210：确定所述扰动方向为第三扰动方向。
其中，△V*△P等于0，说明，光伏电池板当前工作点在PV曲线的B区域，相对应的，第三扰动方向是电压不变的方向，也就是说，需要维持输出电压不变。
需要说明的是，本实施例中其他步骤请参见上述方法实施例一，在此不做赘述。
由以上的技术方案可知，本申请提供的一种光伏发电控制方法中，利用电压变化与功率变化的乘积来确定光伏电池板工作点所在的区域及扰动方向，相较于传统算法使用功率变化与电压变化的比值来确定而言，可以避免出现分母电压变化为0时的算法异常。
参见图4，其示出了一种光伏发电控制方法实施例三的流程。可选地，上述方法实施例一中的步骤104可以通过以下方式实现：
步骤301：确定与所述扰动步长对应的电压增量。
其中，所述电压增量是依据扰动步长确定的，即利用扰动步长的值，确定对应的电压增量，进而输出与该电压增量对应的PWM波，以控制光伏系统中直流变换器中的开关管的导通比，从而使所述光伏电池板输出电压的改变量为所述电压增量。改变输出电压后，使光伏电池板的输出功率更接近于最大功率或维持在最大功率输出。
步骤302：当所述扰动方向为第一扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压加上所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
步骤303：当所述扰动方向为第二扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压减去所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
步骤304：当所述扰动方向为第三扰动方向时，维持所述光伏电池板的输出电压不变，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动。
其中，当确定扰动步长后及扰动方向后，将扰动步长乘以扰动方向获得电压改变量，将光伏电池板的输出电压与所述电压改变量求和获得参考电压，从而依据参考电压对输出功率进行扰动。
例如，扰动方向用sign表示，扰动步长用Cp表示，电压改变量用△Uref表示，参考电压用Uref(n)表示，因此，△Uref＝Sign*Cp，且Uref(n)＝Uref(n-1)+△Uref。扰动方向为第一扰动方向时，sign＝1；扰动方向为第二扰动方向时，sign＝-1；扰动方向为第三扰动方向时，sign＝0，也就是说，扰动方向为第一扰动方向时，Uref(n)＝Uref(n-1)+△Uref，扰动方向为第一扰动方向时，Uref(n)＝Uref(n-1)-△Uref，扰动方向为第一扰动方向时，Uref(n)＝Uref(n-1)。
分别利用现有技术中的光伏发电控制方法及本申请提供的光伏发电控制方法，对光伏电池板最大发电功率的跟踪进行仿真实验。参见图5，利用现有技术中控制方法对最大发电功率进行跟踪时，在最大发电功率点附近一直处于扰动状态，使得发电电池板在最大发电功率点附近来回震荡，降低了发电电池板的稳定性。
参见图6，其示出了分别利用现有扰动观察法及本申请提供的光伏发电控制方法对光伏电池板最大输出功率跟踪的对比结果，其中，折线(虚线)1为现有扰动观察法的结果图，折线(实线)2为本申请提供的方法的结果图。根据图6，本申请提供的光伏发电控制方法有以下优点：
(1)改进的方法能够精确地在0.03秒内跟踪最大功率点，并且有很好的稳定性，在最大功率点没有如图5附近的波动。
(2)时间达到0.15秒，光照强度从度1000W/m2增加至1030W/m2，当时间达到0.2秒，光强度减小从1030W/m2到1000W/m2(用来模拟外界环境光线变化不大的情况)，在这种情况下，传统扰动观察法给系统带来较大，产生不必要的干扰，但本申请提供的控制方法能够避免所述干扰。
(3)时间达到0.38s时，光强度由1000W/m2降至900W/m2(用来模拟外界环境光线突然变化较大的情况)，出现这种情况时，在定时阶段内，本申请提供的控制方法可以监测光伏电池的输出功率，当输出功率的变化值超过预设阈值时，跳出设定的定时中断，立即对系统进行最大功率点的跟踪，因此，本申请提供的控制方法非常适合应用于多云的天气状况。
对应上述方法实施例一，本申请提供的一种光伏发电控制器，参见图7，该处理器具体包括：变化量获取模块401、扰动步长确定模块402、扰动方向确定模块403、功率扰动模块404、定时扰动模块405、间接扫描模块406及结束定时模块407；其中：
所述电压电流采集模块401，用于获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化。
所述扰动步长确定模块402，用于依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长；其中，所述扰动步长包括第一扰动步长、第二扰动步长或第三扰动步长，且所述第一扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率绝对值小于或等于预设斜率的区域，所述第二扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为负且绝对值大于所述预设斜率的区域，所述第三扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为正且大于所述预设斜率的区域，且所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大。
所述扰动方向确定模块403，用于依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向；其中，所述扰动方向包括第一扰动方向、第二扰动方向或第三扰动方向，且所述第一扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率大于0的区域，所述第二扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率小于0的区域，所述第三扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率等于0的区域。
所述功率扰动模块404，用于依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动。
所述定时扰动模块405，用于当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动。
所述间接扫描模块406，用于在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值；若是，触发结束定时模块407，否则，返回触发间接扫描模块406，直至定时结束。
所述结束定时模块407，用于结束定时，返回触发所述变化量获取模块重新获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化。
需要说明的是，有关本实施例提供的控制器的说明请参见上述方法实施例一，在此不做赘述。
由以上的技术方案可知，本申请提供的光伏发电控制装置中，功率扰动模块404依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动后，定时扰动模块405当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动，从而减少对光伏电池板最大功率点的扫描次数，避免短时间内光照强度不大时实时扫描对光伏系统造成的波动，提高了光伏发电系统在最大功率点处的稳定性。
对应上述方法实施例二，本申请提供了一种光伏发电控制器。参见图8，上述控制器中扰动步长确定模块402包括：
第一步长判断单元4021，用于判断预设斜率乘以所述电压变化的绝对值是否大于所述功率变化的绝对值；若是，触发第一步长结果单元4022；否则，触发第二步长判断单元4023；
第一步长结果单元4022，用于确定扰动步长为第一扰动步长；
第二步长判断单元4023，用于判断所述电压变化乘以所述功率变化大于0还是小于0；若小于0，触发第二步长结果单元4024，若大于0，触发第三步长结果单元4025；
第二步长结果单元4024，用于确定扰动步长为第二扰动步长；
第三步长结果单元4025，用于确定扰动步长为第三扰动步长；
相应地，所述扰动方向确定模块403包括：
方向判断单元4031，用以判断所述电压变化乘以所述功率变化大于0、小于0或等于0；当大于0时，触发第一方向结果单元4032，当小于0时，触发第二方向结果单元4033，当等于0时，触发第三方向结果单元4034；
第一方向结果单元4032，用于确定所述扰动方向为第一扰动方向；
第二方向结果单元4033，用于确定所述扰动方向为第二扰动方向；
第三方向结果单元4034，用于确定所述扰动方向为第三扰动方向。
需要说明的是，本实施例提供的控制器中其他模块的说明请参见上述方法实施例二，在此不做赘述。
参见图9，在上述控制器中功率扰动模块404包括：
电压增量确定单元4041，用于确定与所述扰动步长对应的电压增量；
第一扰动单元4042，用于当所述扰动方向为第一扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压加上所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
第二扰动单元4043，用于当所述扰动方向为第二扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压减去所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
第三扰动单元4044，用于当所述扰动方向为第三扰动方向时，维持所述光伏电池板的输出电压不变，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动。
上述光伏发电控制器需要采集光伏电池板的输出电压及电流，并对该光伏电池板的最大输出功率进行跟踪，以使所述光伏电池板达到最大功率输出。具体参见图10，光伏发电控制器与FPGA处理器相连，所述FPGA处理器分别与ADC(模数变换器)及DAC(数模变换器)相连，所述ADC通过检测回路分别与直流电压电流传感器及交流电压电流传感器相连，所述DAC通过隔离与保护回路与所述开关管驱动电路相连。
其中，所述光伏发电算法控制器是DSP芯片，所述FPGA具有并行通信的功能，可以同时处理多路信号，可以实现当采集多路输出电流及输出电压信号时，与光伏发电控制器同时处理电流及电压信号，实现并行处理的功能，避免了多路信号处理的不同步问题，且增加了采样和计算速度，提高了系统的运行速度和处理能力。
具体地，所述直流电压电流采集传感器可以采集光伏电池板的输出电压信号及输出电流信号，并将所述输出电压信号及输出电流信号经过检测回路的检测后变为安全信号发送至ADC，所述ADC将电压模拟信号及电流模拟信号分别转化为电压数字信号及电流数字信号，并将所述电压数字信号及所述电流数字信号通过所述FPGA处理器发送至所述光伏发电控制器中的RAM(存储芯片)模块。所述光伏发电控制器即DSP芯片对所述输出电压及输出电流进行处理，具体地，通过计算光伏电池板在当前的工作点区域，生成对该光伏电池板的扰动步长，依据所述扰动步长生成对开关管导通的控制信号(PWM信号)，并将该控制信号发送至开关管驱动电路，以触发所述驱动电路对开关管的导通与阻断对开关进行控制，从而控制所述光伏发电板的输出电压，进而改变光伏电池板的输出功率，使得最终光伏电池能以其最大功率进行输出。
需要说明的是，上述光伏发电控制器可以同时对多个光伏电池板的发电进行控制，也就是所述电压电流传感器可以采集多个光伏电池板的输出电压及输出电流，并发送至所述光伏发电控制器进行处理，并将处理后获得的控制信号(PWM信号)发送至多路对应的拓扑结构以驱动其开关管，以对多个不同的开关管进行驱动，从而实现同时控制多个不同光伏电池板，使多个不同光伏电池板以最大功率进行输出。
本申请提供了一种光伏发电控制系统，该系统具体包括：多个光伏电池板、与所述光伏电池板等数量的直流变换器、逆变器、电网及如权利要求5至8任意一项所述的光伏发电控制器。具体地，参见图11，其示出了所述光伏发电控制系统的结构示例，该系统包括：4个光伏电池板、4个直流变换器、逆变器、电网及上述所述的光伏发电控制器。其中：
每个所述光伏电池板分别与一个所述直流变换器相连，且多个所述直流变换器串联后通过所述逆变器与所述电网相连；
各个所述光伏电池板与所述光伏发电控制器相连，且所述光伏发电控制器与各个所述直流变换器中的开关管相连。
其中，光伏发电控制器分别与光伏电池板及直流变换器相连，所述直流变换器中包含有开关管，具体地，光伏发电控制器通过开关管驱动电路与直流变换器中的开关管相连。所述光伏发电控制器采集光伏电池板的输出电压及输出电流，进行处理后生成开关管控制信号，并将该信号输出至直流变换器的开关管，通过控制所述开关管的导通与阻断，调节光伏电池板的输出电压，以使其工作在最大发电功率点。
需要说明的是，所述直流变换器为直流-直流变换器(DC/DC)，用于对光伏电池板的输出电压进行升压，由于直流母线是通过逆变器来使得直流母线的电压恒定，所以每个拓扑结构的输出端即拓扑结构中的C4电压基本相同，所以改变拓扑结构中开关IGBT的占空比，相当于在改变拓扑结构中C1的电压即改变的是光伏电池板的输出电压。这样就能实现对光伏电池板最大发电功率的跟踪，以使各个光伏电池板输出最大功率。
同时，相较于现有并联直流变换器而言，本申请提供的控制系统，将多个直流变换器进行串联，可以提升直流母线电压，直流母线后连接逆变器，对所述直流信号进行逆变后向所述电网输送电能。
参见图12，上述光伏发电控制系统中的直流变换器可以包括：Boost直流变换器、Z源网络、第一电容C1、第一二极管D1及预充电模块。如图所示：
所述Boost直流变换器的输入电感由所述Z源网络替代，则所述Boost直流变换器具体包括Z源网络、开关管IGBT、二极管D2、电容C4。所述预充电模块包括第一开关K1、第二开关K2及电阻R。其中：
所述第一电容C1分别与所述光伏电池板的第一输出端1及第二输出端2相连；所述第一二极管D1的阳极分别与所述光伏电池板的第一输出端相连，阴极及所述预充电模块中第一开关K1的一端相连；所述预充电模块中第一开关K1的另一端或者与所述电阻R相连或者与Z源网络的第一电感L1的输入端相连；所述预充电模块中第二开关K2的一端与所述Z源网络中第一电感L1的输出端相连，另一端与所述Boost直流变换器中开关管IGBT的输入端相连；所述Z源网络中第二电感L2的输入端与所述光伏电池板的第二输出端2相连。
由以上的技术方案可知，本申请提供的一种直流变换器，相较于传统的Boost直流变换器而言，Boost直流变换器的输入电感由Z源网络替代，可以带来下述有益效果：
(1)更大幅度地提高了光伏电池板的输出电压。本申请提供的直流变换器将光伏电池板的输出电压提升为[(1-D)/(1-2D)]*Uin，其中，所述D为开关管IGBT的导通比，所述Uin为光伏电池板的输出电压。例如，传统的BOOST电路，输出电压与输入电压比即升压比为3，则其需要的开关管占空比为85％，而本申请提供的直流变换器在占空比为50％时，可以达到很高的升压比。可见，本申请提供的直流变换器可以更大幅度地提高光伏电池板的输出电压。
(2)降低了开关管的导通比，有利于开关管的散热。其中，导通比指的是开关管处于闭合的时间在整个周期中所占的比例。由于传统Boost直流变换器工作在较大的升压比时，其开关管的导通比也相应较大，从而造成开关管没有足够时间进行散热，进而影响系统稳定性，降低系统工作效率。然而，本申请提供的直流变换器将Boost直流变换器的输入电感由Z源网络替代，在相同的升压比下，本申请提供的直流变换器中开关管的导通比要比传统Boost直流变换器的导通比小一半，同时有利于开关管的散热。并且，本申请提供的直流变换器双环控制中电流内环无需斜坡补偿。
具体地，对所述包含Z源网络的直流变换器能降低开关管的导通比的理论推导过程进行如下说明：
假设Z源网络中包含的电感L1及电感L2为相等且较大的值，且电容C2及电容C3为相等且较大的值，因此，Z源网络拓扑为对称的。由对称性及等效电路，可以得到：Vc2＝Vc3＝Vc及VL1＝VL2＝VL。所述直流变换器在工作过程中分为两个状态：开关管导通状态及开关管断开状态。其中，所述开关导通状态时，所述开关管可以看做是一根导线；所述开关管断开时，则认为该拓扑结构中不包括该开关管。其中：
在开关管导通时，电容C2及电容C3处于放电状态，通过二极管D1对电感L1及电感L2储能，把内部储存的电场能量转化为磁场能量储存在电感中。此时，电感L1及电感L2处于储能状态，分别流过所述两个电感的电流I1及电流I2线性上升，所述两个电感两端的电压分别为UL1
及UL2。其中，UL1＝L1*dI1/dt，UL2＝L2*dI2/dt，电压方向为正值，从而使二极管D1阴极电位升高，二极管D1承受反向压降而截止相当于二极管D2断开，输入电源Ui被切除，二极管D2由于阳极电压下降处于截止状态，相当于D2断开。此时，电容C4处于放电状态，同时向后级电网送电。
在开关管断开时，电感L1及电感L2处于放电状态，分别流过的电流I1及电流I2线性下降，两端电压UL1及UL2的变化分别为：UL1＝L1*dI1/dt、UL2＝L2*dI2/dt。同时，为了维持电感中电流方向不变而改变方向，从而使二极管D1阴极电位降低，二极管D1承受正向压降而导通，D1导通把输入电源Ui接入，与电感L1及电感L2一同为电容C2、电容C3及电容C4充电，同时向后级电网送电。
假设开关管导通D*T。其中，D为占空比、T为一个周期时间由稳态电感磁通守恒。各电感两端电压平均值都是0，所以
VL＝[VC2,3DT+(VC1-VC2,3)*(1-D)*T]/T＝0
又有
VL3＝-VC4DT+(2VC-VC1-VC4)*(1-D)*T＝0
所以
UC4/UC1＝(1-D)/1-2D)
即：U0/Ui＝(1-D)/(1-2D)。
所以包含Z源网络的升压直流变换器与没有包含Z源网络的升压直流变换器中开关管导通比的对比图如图13所示。其中，所述B为升压因子，所述D为开关管的导通比。曲线1为本申请包含Z源网络的直流变换器的开关管导通比与升压因子的关系曲线，曲线2为没有包含Z源网络的直流变换器的开关管导通比与升压因子的关系曲线，通过对比曲线1与曲线2发现，同一升压因子时，本申请提供的直流变换器的开关管导通比明显小于现有的直流变换器。
从图13中可以看出，当需要较大的升压因子时，现有直流变换器开关管的导通比接近于1，具体地，需要升压因子为5时，开关管的导通比大于0.8。所以，现有直流变换器的开关管导通时间过长阻断时间过短，使得开关管损耗过大，影响开关管的散热。本申请提供的直流变换器包含有Z源网络，可以有效降低开关管的导通比，当升压比为5时，开关管导通比为0.45，从而有利于开关管的散热。
需要说明的是，上述光伏发电控制系统中的直流变换器中由于包含Z源网络，使得开关管会出现较高的电压尖峰及电流尖峰。为此，本申请提供的直流变换器增加了预充电模块，提高系统开始工作时Z源网络的初始电压，以降低甚至消除开关管的电压及电流尖峰。
具体地，所述预充电模板包括第一开关K1、第二开关K2及电阻R。在系统启动时，先将第一开关K1闭合至A端，且所述第二开关K2断开，则光伏电池板通过电阻对Z源网络进行预充电，当所述Z源网络中的电容C2及电容C3的电压达到所述光伏电池板的输出电压时，此时Z源网络中电感L1及电感L2的两端电势差为0，则将第一开关K1闭合至B端，同时将第二开关K2闭合，系统开始进行正常的电能输出。
需要说明的是，上述光伏发电控制系统中的多个光伏电池板通过最大发电功率的跟踪，能实现每个光伏电池板的最大输出功率。但由于所述多个光伏电池板的连接方式为串联，会导致系统出现热斑效应。产生热斑效应的原因是，系统中某个或多个光伏电池板被树叶或灰尘覆盖，受光不均造成其功率输出特性与整个系统不协调，所述被覆盖的某个或多个光伏电池板不仅对整体功率输出没有贡献，反而消耗其他正常光伏电池板产生的电能，导致其局部过热。
为消除将多个光伏电池板串联造成的热斑效应，本申请提供的直流变换器中并联反向二极管，所述反向二极管的方向与其他二极管的方向相反。参见图14，在上述光伏发电控制系统的基础上，还包括：第二二极管D3；其中：
所述第二二极管D3的阴极与所述Boost直流变换器中二极管D2的阳极相连，且所述第二二极管D3的阳极与所述Boost直流变换器中开关管IGBT的输出端相连。
需要说明的是，因为当光伏电池板被灰尘等覆盖时，该光伏电池板的输出电流变小，但多余的电流通过反向二极管流向串联的下一级的光伏电池板，减少所述被覆盖光伏电池板局部过多的热量，因此，直流变换器并联反向二极管可有效避免光伏电池板的热斑问题。
发明人对上述光伏发电控制系统进行仿真实验，以验证本申请提供的增加有反向二极管的直流变换器可以有效避免热斑效应，具体过程如下：
仿真实验采用的光伏发电控制系统如图11所示，包含有四组光伏电池板与直流变换器。从上到下，设定所述四组编号依次为1、2、3及4。设置四个光伏电池板的初始光照为1000W/m2。当t＝0.25s时，光伏电池板1至3光照增加为1200W/m2，光伏电池板的光照降低为800W/m2。其中：
直流变换器1的输出电流如图15所示。在0.25s时，光伏电池板1因光照强度的增加，输出电流也相应增加。
直流变换器1中并联的反向二极管端的输出电流如图16所示。直流变换器1在所述光伏发电串联系统中接受的光照强度最大，因此该直流变换器1输出的电流就是光伏电池板1自身输出的电流，进而所述直流变换器1中并联的反向二极管的输出电流为0。图16获得的仿真实验图与上述理论相符。
直流变换器4的输出电流如图17所示。在0.25s时，光伏电池板4因光照强度的降低，输出电流也相应降低。
直流变换器4中并联的反向二极管端的输出电流如图18所示。直流变换器4在所述光伏发电串联系统中接受的光照强度最小，可仿真模拟该直流变换器4相连的光伏电池板4因被灰尘等覆盖造成的光照强度减弱。光伏电池板4输出的电流要比整个系统支路上的电流小，因此，多余的电流需要通过直流变换器中并联的反向二极管，因此，所述直流变换器4并联的反向二极管在0.25s后出现了电流。图18获得的仿真实验图与上述理论相符。
综上所述，从上到下四组光伏电池板因被遮挡出现热斑效应的过程中，被遮挡的光伏电池板多余的电流流过反向二极管，可以消除光伏电池板的热斑问题。
同时，利用图11所示的光伏发电系统进行仿真实验，获得的各项实验数据如下：
直流母线电压如图19所示；直流母线电流如图20所示；系统逆变输出电压及电流(通过逆变器后的支路上的交流电压及交流电流)如图21所示。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种光伏发电控制方法，其特征在于，包括：
获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化；
依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长；其中，所述扰动步长包括第一扰动步长、第二扰动步长或第三扰动步长，且所述第一扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率绝对值小于或等于预设斜率的区域，所述第二扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为负且绝对值大于所述预设斜率的区域，所述第三扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为正且大于所述预设斜率的区域，且所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大；
依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向；其中，所述扰动方向包括第一扰动方向、第二扰动方向或第三扰动方向，且所述第一扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率大于0的区域，所述第二扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率小于0的区域，所述第三扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率等于0的区域；
依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值；
若是，结束定时，返回重新获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化；
否则，返回在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值，直至定时结束。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长包括：
判断预设斜率乘以所述输出电压变化的绝对值是否大于所述输出功率变化的绝对值；
若是，确定扰动步长为第一扰动步长；
否则，判断所述输出电压变化乘以所述输出功率变化大于0还是小于0，若小于0，确定扰动步长为第二扰动步长，若大于0，确定扰动步长为第三扰动步长；
相应地，所述依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向包括：
判断所述输出电压变化乘以所述输出功率变化大于0、小于0或等于0；
当大于0时，确定所述扰动方向为第一扰动方向；
当小于0时，确定所述扰动方向为第二扰动方向；
当等于0时，确定所述扰动方向为第三扰动方向。
3.依据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动，包括：
确定与所述扰动步长对应的电压增量；
当所述扰动方向为第一扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压加上所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
当所述扰动方向为第二扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压减去所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
当所述扰动方向为第三扰动方向时，维持所述光伏电池板的输出电压不变，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动。
4.一种光伏发电控制器，其特征在于，包括：
变化量获取模块，用于获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化；
扰动步长确定模块，用于依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动步长；其中，所述扰动步长包括第一扰动步长、第二扰动步长或第三扰动步长，且所述第一扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率绝对值小于或等于预设斜率的区域，所述第二扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为负且绝对值大于所述预设斜率的区域，所述第三扰动步长对应所述光伏电池板PV曲线中斜率为正且大于所述预设斜率的区域，且所述第一扰动步长、所述第二扰动步长及所述第三扰动步长依次增大；
扰动方向确定模块，用于依据所述输出电压变化及输出功率变化，确定扰动方向；其中，所述扰动方向包括第一扰动方向、第二扰动方向或第三扰动方向，且所述第一扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率大于0的区域，所述第二扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率小于0的区域，所述第三扰动方向对应所述光伏电池板PV曲线中斜率等于0的区域；
功率扰动模块，用于依据所述扰动步长及所述扰动方向，对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
定时扰动模块，用于当所述光伏电池板扰动后与扰动前的输出功率变化的绝对值未超过第一预设功率阈值时，设置定时时长，并持续依据所述扰动步长及所述扰动方向对所述光伏电池板的输出功率进行扰动；
间接扫描模块，用于在所述定时时长内，依据所述预设时间间隔，判断所述预设时间间隔前后输出功率变化的绝对值是否超过第二预设功率阈值；若是，触发结束定时模块，否则，返回触发间接扫描模块，直至定时结束；
结束定时模块，用于结束定时，返回重新获取光伏电池板在预设时间间隔前后的输出电压变化及输出功率变化。
5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述扰动步长确定模块包括：
第一步长判断单元，用于判断预设斜率乘以所述输出电压变化的绝对值是否大于所述输出功率变化的绝对值；若是，触发第一步长结果单元；否则，触发第二步长判断单元；
第一步长结果单元，用于确定扰动步长为第一扰动步长；
第二步长判断单元，用于判断所述输出电压变化乘以所述输出功率变化大于0还是小于0；若小于0，触发第二步长结果单元，若大于0，触发第三步长结果单元；
第二步长结果单元，用于确定扰动步长为第二扰动步长；
第三步长结果单元，用于确定扰动步长为第三扰动步长；
相应地，所述扰动方向确定模块包括：
方向判断单元，用以判断所述输出电压变化乘以所述输出功率变化大于0、小于0或等于0；当大于0时，触发第一方向结果单元，当小于0时，触发第二方向结果单元，当等于0时，触发第三方向结果单元；
第一方向结果单元，用于确定所述扰动方向为第一扰动方向；
第二方向结果单元，用于确定所述扰动方向为第二扰动方向；
第三方向结果单元，用于确定所述扰动方向为第三扰动方向。
6.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述功率扰动模块包括：
电压增量确定单元，用于确定与所述扰动步长对应的电压增量；
第一扰动单元，用于当所述扰动方向为第一扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压加上所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
第二扰动单元，用于当所述扰动方向为第二扰动方向时，将所述光伏电池板的输出电压减去所述电压增量，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动；
第三扰动单元，用于当所述扰动方向为第三扰动方向时，维持所述光伏电池板的输出电压不变，以实现对所述光伏电池板输出功率的扰动。
7.一种光伏发电控制系统，其特征在于，包括：多个光伏电池板、与所述光伏电池板等数量的直流变换器、逆变器、电网及如权利要求4至6任意一项所述的光伏发电控制器；其中：
每个所述光伏电池板分别与一个所述直流变换器相连，且多个所述直流变换器串联后通过所述逆变器与所述电网相连；
各个所述光伏电池板与所述光伏发电控制器相连，且所述光伏发电控制器与各个所述直流变换器中的开关管相连。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述直流变换器包括：Boost直流变换器、Z源网络、第一电容、第一二极管及预充电模块；所述Boost直流变换器的输入电感由所述Z源网络替代，且所述预充电模块包括第一开关、第二开关及电阻，其中：
所述第一电容分别与所述光伏电池板的第一输出端及第二输出端相连；
所述第一二极管的阳极分别与所述光伏电池板的第一输出端相连，阴极及所述预充电模块中第一开关的一端相连；
所述预充电模块中第一开关的另一端或者与所述电阻相连或者与Z源网络的第一电感的输入端相连；
所述预充电模块中第二开关的一端与所述Z源网络中第一电感的输出端相连，另一端与所述Boost直流变换器中开关管的输入端相连；
所述Z源网络中第二电感的输入端与所述光伏电池板的第二输出端相连。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，还包括：第二二极管；其中：
所述第二二极管的阴极与所述Boost直流变换器中电容的正极相连，且所述第二二极管的阳极与所述Boost直流变换器中电容的负极相连。
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