專利名稱：具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著化石燃料的逐步枯竭，能源問題已成為全球日益關(guān)注的重大問題，更是我國大力研究、亟待解決的具有戰(zhàn)略意義的前沿科技問題。同時(shí)，環(huán)境惡化、氣候變暖等問題又促使各國大力發(fā)展清潔、安全、低碳排放的可再生能源技術(shù)，風(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮堋?燃料電池、混合動(dòng)力技術(shù)等都在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。在眾多可再生能源利用中，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是裝機(jī)容量僅次于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第二大發(fā)電方式，具有廣闊的應(yīng)用前景。 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)研究也一直是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，來自材料、建筑、電力系統(tǒng)、 電子、控制等領(lǐng)域的學(xué)者都紛紛投身光伏發(fā)電領(lǐng)域的研究，推動(dòng)著他它的發(fā)展和應(yīng)用。電力電子技術(shù)作為橫跨電力、電子、控制三大領(lǐng)域的交叉學(xué)科，是電能變換和控制的核心支撐技術(shù)，在包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)的可再生能源領(lǐng)域起著決定性的作用。目前電力電子技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的主要研究方向包括并網(wǎng)逆變技術(shù)、最大功率跟蹤、電能質(zhì)量控制、孤島檢測(cè)等，最大功率跟蹤的子問題就包括光伏電池的功率調(diào)節(jié)單元設(shè)計(jì)。如圖1所示，現(xiàn)有光伏發(fā)電裝置的光伏電池陣列一般包括多個(gè)串聯(lián)的光伏電池。 眾所周知，光伏電池的物理特性由半導(dǎo)體材料決定，其基本工作原理是光伏效應(yīng)，即當(dāng)一定能量的光線照射光伏電池時(shí)，半導(dǎo)體材料吸收能量，發(fā)生電子躍遷，其內(nèi)部能傳導(dǎo)電流的載流子分布狀態(tài)和濃度發(fā)生變化，由此產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流。圖2為光伏電池的等效電路，根據(jù)光伏電池物理特性及其等效電路，可以建立光伏電池的數(shù)學(xué)模型，如下式所示 Isc-ID-^-IPV = 0,lD=Io(e^r Vpvcell = Vd-RsIpv ；圖 3 是光伏電池模塊輸出特性曲
線。光伏電池的輸出特性由材料的物理特性以及光照、溫度、濕度等環(huán)境因素決定。受光照強(qiáng)度變化而產(chǎn)生的輸出特性變化尤為明顯；圖4是不同光照強(qiáng)度下的光伏電池輸出特性曲線，由圖3的特性曲線可看出短路電流隨光照強(qiáng)度增加而增加，最大輸出功率隨光照強(qiáng)度增加而增加。鑒于此，光伏電池最大功率跟蹤問題的研究就成為提升能量轉(zhuǎn)換效率的最重要的問題。所謂的最大功率點(diǎn)(Maximum Power Point, MPP)即在一定的太陽輻照度和環(huán)境溫度下，光伏電池運(yùn)行在最大輸出功率狀態(tài)，而最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPP)即為充分利用光伏電池，實(shí)時(shí)調(diào)整光伏電池的負(fù)載電阻，使得光伏電池運(yùn)行始終工作在最大功率點(diǎn)附近的過程。實(shí)際應(yīng)用中，光伏電池往往不是單獨(dú)使用的，而是多塊光伏電池模塊串、并聯(lián)后形成光伏陣列，作為整體對(duì)外供電。每一個(gè)串聯(lián)支路的支路電流必須是相同的，此時(shí)若各光伏電池模塊特性不一，串聯(lián)支路電流將被最小的光伏模塊電流限制住，使得光伏陣列整體不能發(fā)揮最大作用。對(duì)于串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電池而言，局部陰影是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，即光照被環(huán)境中的其他物體遮擋，導(dǎo)致光伏陣列各光伏模塊接收的光照強(qiáng)度不同。此時(shí)各模塊特性產(chǎn)生明顯的離散型，特性曲線如圖5和圖6所示，功率-電壓曲線出現(xiàn)多個(gè)極值點(diǎn)。當(dāng)前的軟、硬件措施均無法解決局部陰影條件下光伏陣列最大功率輸出問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠自動(dòng)補(bǔ)償局部陰影條件下減少的輸出電流、實(shí)現(xiàn)光伏電池單體的最大功率輸出的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，包括光伏電池陣列和主變流器，所述光伏電池陣列包括多個(gè)串接的光伏電池，所述光伏發(fā)電裝置還包括功率調(diào)節(jié)陣列和輔助變流器，所述輔助變流器的輸入端與光伏電池陣列的直流母線相連，所述功率調(diào)節(jié)陣列包括與所述光伏電池一一對(duì)應(yīng)的功率調(diào)節(jié)單元，所述功率調(diào)節(jié)單元與對(duì)應(yīng)的光伏電池并聯(lián)，所述功率調(diào)節(jié)單元的輸入端與輔助變流器的輸出端相連。作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述功率調(diào)節(jié)單元包括電子電力轉(zhuǎn)換電路、控制模塊和采樣單元，所述電子電力轉(zhuǎn)換電路的輸入端與輔助變流器的輸出端相連，所述電子電力轉(zhuǎn)換電路的輸出端與對(duì)應(yīng)的光伏電池的兩極并聯(lián)，所述電子電力轉(zhuǎn)換電路的控制端與所述控制模塊的輸出端相連，所述采樣單元包括輸出電流采集模塊、輸出電壓采集模塊和電池電流采集模塊，所述輸出電流采集模塊的輸入端與電子電力轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)輸出端相連，所述輸出電壓采集模塊的輸入端與電子電力轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，所述電池電流采集模塊的輸入端串接光伏電池的輸入端或者輸出端，所述輸出電流采集模塊的輸出端、輸出電壓采集模塊的輸出端和電池電流采集模塊的輸出端分別與所述控制模塊的輸入端相連。所述電子電力轉(zhuǎn)換電路包括變壓器、開關(guān)器、驅(qū)動(dòng)模塊和整流濾波模塊，所述變壓器的輸入側(cè)與開關(guān)器串聯(lián)連接并與輔助變流器的輸出端相連，所述開關(guān)器的控制端通過驅(qū)動(dòng)模塊與所述控制模塊的輸出端相連，所述變壓器的輸出側(cè)通過整流濾波模塊與對(duì)應(yīng)的光伏電池的兩極并聯(lián)。所述主變流器包括控制驅(qū)動(dòng)單元、升壓模塊、全橋逆變模塊和電壓變壓輸出模塊， 所述升壓模塊的輸入端分別與光伏電池陣列的直流母線相連，所述全橋逆變模塊的輸入端分別與升壓模塊的輸出端、光伏電池陣列的直流母線相連，所述升壓模塊、全橋逆變模塊的控制端分別與控制驅(qū)動(dòng)單元的輸出端相連，所述全橋逆變模塊的輸出端通過電壓變壓輸出模塊將電能輸出。所述全橋逆變模塊和電壓變壓輸出模塊之間設(shè)有高頻紋波濾除模塊，所述高頻紋波濾除模塊包括串接于所述全橋逆變模塊一個(gè)輸出端的電感和分別與所述全橋逆變模塊輸出端兩電極相連的電容。所述輔助變流器包括輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊、輔助全橋逆變模塊、輔助電壓變壓輸出模塊和整流模塊，所述輔助全橋逆變模塊的輸入端與光伏電池陣列的直流母線相連，所述輔助全橋逆變模塊的控制端與輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端相連，所述輔助全橋逆變模塊的輸出端依次通過輔助電壓變壓輸出模塊、整流模塊與功率調(diào)節(jié)單元相連。所述整流模塊的輸出端與功率調(diào)節(jié)單元之間設(shè)有輔助高頻紋波濾除模塊，所述輔助高頻紋波濾除模塊包括串接于整流模塊一個(gè)輸出端的電感和分別與所述整流模塊輸出端兩電極相連的電容。本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的光伏發(fā)電裝置包括功率調(diào)節(jié)陣列和輔助變流器，輔助變流器的輸入端與光伏電池陣列的直流母線相連，功率調(diào)節(jié)陣列包括與所述光伏電池一一對(duì)應(yīng)的功率調(diào)節(jié)單元，功率調(diào)節(jié)單元與對(duì)應(yīng)的光伏電池并聯(lián)，補(bǔ)償光伏電池在局部陰影條件下減少的輸出電流，通過主變流器實(shí)現(xiàn)光伏電池單體的最大功率輸出，本發(fā)明使得光伏陣列在各光伏電池單體特性不統(tǒng)一，特別是局部陰影情況下，各光伏電池間實(shí)現(xiàn)能量自動(dòng)均衡，保證任一光伏電池在自身環(huán)境條件下最大功率輸出，從而獲得最大的發(fā)電效率。2、功率調(diào)節(jié)單元的輸入端與輔助變流器的輸出端相連，從電能傳輸方向上看，從光伏陣列輸出的電能經(jīng)輔助變流器輸出到功率調(diào)節(jié)總線，再經(jīng)功率調(diào)節(jié)單元回到光伏模塊，從而形成一個(gè)功率閉環(huán)反饋機(jī)制，這種能源閉環(huán)結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)光伏陣列的實(shí)時(shí)輸出，對(duì)不平衡的光伏模塊進(jìn)行快速均衡補(bǔ)償，從而達(dá)到最大功率輸出，這種結(jié)構(gòu)省略了傳統(tǒng)方式的儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，免去了尋找外部能量來源，考慮儲(chǔ)能環(huán)節(jié)響應(yīng)速度，性能指標(biāo)，使用壽命的麻煩，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，維護(hù)方便，可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。而且由于本系統(tǒng)在電能輸出環(huán)節(jié)上設(shè)計(jì)了一個(gè)閉環(huán)反饋，因此功率調(diào)節(jié)單元只需采用單向DC-DC電路來實(shí)現(xiàn)，而不需要采用復(fù)雜的雙向DC-DC電路，從而簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。3、本發(fā)明控制方法靈活，具有很好的工程可操作性、普適性和通用性。用戶在保持原有光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，只需將增加一個(gè)公用的輔助變流器，同時(shí)在每個(gè)光伏電池上并聯(lián)功率調(diào)節(jié)單元，即可實(shí)現(xiàn)所述功能。所述的普適性和通用性還體現(xiàn)在本發(fā)明的使用不受光伏陣列數(shù)量、空間布局等的限制，理論上可適用于任意數(shù)量、任意布局方式的光伏陣列，即插即用，數(shù)量在合理范圍內(nèi)可無限擴(kuò)展。4、本發(fā)明能降低光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電成本，通過輔助變流器和功率調(diào)節(jié)單元能夠提高能量轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上可間接降低發(fā)電成為，有效降低上網(wǎng)電價(jià)，從而使光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電變得更為可行。5、本發(fā)明能延長光伏電池的使用壽命。能量不均衡輸出不僅限制光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)進(jìn)一步降低了不平衡部分光伏電池模塊的使用壽命。特別是被局部陰影覆蓋的光伏電池陣列局部，如沒有有效的保護(hù)措施可能導(dǎo)致電流倒灌、發(fā)熱損壞等不利影響。 并聯(lián)電力電子變流器功率模塊和采用先進(jìn)控制算法后，相關(guān)問題的擔(dān)憂可有效避免。6、本發(fā)明能夠在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，工程安裝簡(jiǎn)單，成本低廉，使用和后期維護(hù)便捷。


圖1為現(xiàn)有光伏發(fā)電裝置的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為光伏電池的等效電路。圖3為光伏電池模塊輸出特性曲線。圖4為不同光照強(qiáng)度下的光伏電池輸出特性曲線。圖5為一種局部陰影條件下光伏陣列輸出特性曲線。圖6為另一種局部陰影條件下光伏陣列輸出特性曲線。圖7為本發(fā)明實(shí)施例的框架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例功率調(diào)節(jié)單元的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例功率調(diào)節(jié)單元的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例主變流器的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明實(shí)施例輔助變流器的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、光伏電池陣列；11、光伏電池；2、主變流器；21、控制驅(qū)動(dòng)單元；22、 升壓模塊；23、全橋逆變模塊；24、電壓變壓輸出模塊；25、高頻紋波濾除模塊；3、功率調(diào)節(jié)陣列；31、功率調(diào)節(jié)單元；311、電子電力轉(zhuǎn)換電路；312、控制模塊；313、輸出電流采集模塊; 314、輸出電壓采集模塊；315、電池電流采集模塊；316、變壓器；317、開關(guān)器；318、驅(qū)動(dòng)模塊；319、整流濾波模塊；4、輔助變流器；41、輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊；42、輔助全橋逆變模塊；43、 輔助電壓變壓輸出模塊；44、整流模塊；45、輔助高頻紋波濾除模塊。
具體實(shí)施例方式如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置包括光伏電池陣列1和主變流器2，光伏電池陣列1包括多個(gè)串接的光伏電池11，光伏發(fā)電裝置還包括功率調(diào)節(jié)陣列3和輔助變流器4，輔助變流器4的輸入端與光伏電池陣列1的直流母線相連，功率調(diào)節(jié)陣列3包括與光伏電池11 一一對(duì)應(yīng)的功率調(diào)節(jié)單元31，功率調(diào)節(jié)單元31與對(duì)應(yīng)的光伏電池11并聯(lián)，功率調(diào)節(jié)單元31的輸入端與輔助變流器4的輸出端相連。本實(shí)施例的功率調(diào)節(jié)單元31共同通過功率調(diào)節(jié)總線與輔助變流器4相連，功率調(diào)節(jié)總線可以是直流形式，也可以是交流形式，功率調(diào)節(jié)單元31呈電流源輸出特性，與光伏電池11并聯(lián)進(jìn)行能量補(bǔ)償，功率調(diào)節(jié)單元31經(jīng)輔助變流器4從光伏陣列輸出直流母線抽取能量，用于光伏電池的能量均衡和補(bǔ)償，功率調(diào)節(jié)單元31進(jìn)行實(shí)時(shí)性較高的分布式最大功率跟蹤，為相應(yīng)光伏模塊補(bǔ)償電能以達(dá)到該模塊的最大功率輸出，主變流器2進(jìn)行全局最大功率跟蹤，在功率調(diào)節(jié)單元31對(duì)不平衡的模塊進(jìn)行均衡的機(jī)制上實(shí)現(xiàn)全局最大功率輸出，即使在光伏陣列在各光伏模塊特性不統(tǒng)一、特別是局部陰影情況下，各光伏模塊間實(shí)現(xiàn)能量自動(dòng)均衡，保證任一光伏模塊在自身環(huán)境條件下最大功率輸出，從而實(shí)現(xiàn)光伏陣列全局最大功率輸出；而且實(shí)現(xiàn)每一光伏模塊最大功率輸出和光伏陣列全局最大功率輸出的同時(shí)，變流器僅處理輸出功率中不平衡部分，最大程度減少了功率變換環(huán)節(jié)帶來的能量損耗。本實(shí)施例中，光伏電池11光伏電池可以是單晶硅光伏電池、多晶硅光伏電池或非晶硅光伏電池，每個(gè)光伏電池的輸出端引出，與功率調(diào)節(jié)單元31的輸出端相連。如圖8所示，功率調(diào)節(jié)單元31包括電子電力轉(zhuǎn)換電路311、控制模塊312和采樣單元，電子電力轉(zhuǎn)換電路311的輸入端與輔助變流器4的輸出端相連，電子電力轉(zhuǎn)換電路 311的輸出端與對(duì)應(yīng)的光伏電池11的兩極并聯(lián)，電子電力轉(zhuǎn)換電路311的控制端與控制模塊312的輸出端相連，采樣單元包括輸出電流采集模塊313、輸出電壓采集模塊314和電池電流采集模塊315，輸出電流采集模塊313的輸入端與電子電力轉(zhuǎn)換電路311的一個(gè)輸出端相連，輸出電壓采集模塊314的輸入端與電子電力轉(zhuǎn)換電路311的輸出端相連，電池電流采集模塊315的輸入端串接光伏電池11的輸入端或者輸出端，輸出電流采集模塊313的輸出端、輸出電壓采集模塊314的輸出端和電池電流采集模塊315的輸出端分別與控制模塊 312的輸入端相連。電子電力轉(zhuǎn)換電路311為能量單向流動(dòng)的DC/DC變流器。電子電力轉(zhuǎn)換電路311可以采用反激、正激、推挽、半橋、全橋等不同的電路拓?fù)?，控制模塊312采樣功率調(diào)節(jié)單元的輸出電壓、輸出電流，以及相應(yīng)光伏電池的輸出電流，通過算法調(diào)節(jié)輸出電流，使與該功率調(diào)節(jié)單元并聯(lián)的光伏模塊輸出功率達(dá)到最大，或者使功率調(diào)節(jié)單元與并聯(lián)光伏模塊的凈輸出功率(即光伏模塊輸出功率加上功率調(diào)節(jié)單元輸出功率減去功率調(diào)節(jié)單元輸入功率)達(dá)到最大。如圖9所示，電子電力轉(zhuǎn)換電路311包括變壓器316、開關(guān)器317、驅(qū)動(dòng)模塊318和整流濾波模塊319，變壓器316的輸入側(cè)與開關(guān)器317串聯(lián)連接并與輔助變流器4的輸出端相連，開關(guān)器317的控制端通過驅(qū)動(dòng)模塊318與控制模塊312的輸出端相連，變壓器316的輸出側(cè)通過整流濾波模塊319與對(duì)應(yīng)的光伏電池11的兩極并聯(lián)。如圖10所示，主變流器2包括控制驅(qū)動(dòng)單元21、升壓模塊22、全橋逆變模塊23和電壓變壓輸出模塊M，升壓模塊22的輸入端分別與光伏電池陣列1的直流母線相連，全橋逆變模塊23的輸入端分別與升壓模塊22的輸出端、光伏電池陣列1的直流母線相連，升壓模塊22、全橋逆變模塊23的控制端分別與控制驅(qū)動(dòng)單元21的輸出端相連，全橋逆變模塊 23的輸出端通過電壓變壓輸出模塊M將電能輸出。主變流器2采用具有最大功率跟蹤輸出功能的并網(wǎng)逆變器或獨(dú)立逆變器或DC/DC電源，主變流器是本系統(tǒng)中唯一向外部提供電能的裝置，內(nèi)部采用最大功率跟蹤(MPPT)算法，以獲取最大輸出功率。主變流器2實(shí)現(xiàn)光伏陣列模塊全局最大功率點(diǎn)跟蹤，功率調(diào)節(jié)單元31實(shí)現(xiàn)每個(gè)光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤和能量輸出，主變流器2的全局MPPT算法與功率調(diào)節(jié)單元31的分布式MPPT算法分別獨(dú)立運(yùn)行、控制策略相互配合，使每個(gè)光伏電池11都工作在最大功率點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)全局的最大功率輸出。本實(shí)施例中，控制驅(qū)動(dòng)單元21由控制器U1、驅(qū)動(dòng)電路U2、驅(qū)動(dòng)電路U3組成，控制器Ul采用TI公司的TMS320F2812或TMS320F280;35，驅(qū)動(dòng)電路U2采用IR公司IR2110，驅(qū)動(dòng)電路U3采用ONSEMICONDUCTOR公司MC34152。升壓模塊22為L1、D1、T5組成一個(gè)boost 電路，用于將輸入電壓提升到一定范圍。全橋逆變模塊23為Tl、T2、T3、T4構(gòu)成一個(gè)全橋逆變電路，電壓變壓輸出模塊M為變壓器Txl。全橋逆變模塊23和電壓變壓輸出模塊M 之間設(shè)有高頻紋波濾除模塊25，高頻紋波濾除模塊25包括串接于全橋逆變模塊23 —個(gè)輸出端的電感L2和分別與全橋逆變模塊23輸出端兩電極相連的電容C2。全橋逆變模塊23 輸出的電流通過L2、C2濾除高頻紋波，最后經(jīng)變壓器Txl并入電網(wǎng)。輔助變流器4為能量單向流動(dòng)的DC/DC變流器。如圖11所示，輔助變流器4包括輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊41、輔助全橋逆變模塊42、輔助電壓變壓輸出模塊43和整流模塊44，輔助全橋逆變模塊42的輸入端與光伏電池陣列1的直流母線相連，輔助全橋逆變模塊42的控制端與輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊41的輸出端相連，輔助全橋逆變模塊42的輸出端依次通過輔助電壓變壓輸出模塊43、整流模塊44與功率調(diào)節(jié)單元31相連。輔助變流器4將光伏電池陣列1輸出的部分能量轉(zhuǎn)化為低壓直流或交流形式的電能，以簡(jiǎn)化功率調(diào)節(jié)單元的設(shè)計(jì)。輔助變流器4的主電路可以采用單向DC/DC電路或單向DC/AC電路，輸出電壓保持恒定。本實(shí)施例中，輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊41由驅(qū)動(dòng)電路Ul和控制器U2組成，控制器U2采用TI公司的TMS320F28035，驅(qū)動(dòng)電路Ul采用IR公司IR2110，輔助全橋逆變模塊42為T1、T2、T3、T4 組成一個(gè)全橋逆變電路，輔助電壓變壓輸出模塊43采用高頻變壓器Lm實(shí)現(xiàn)，整流模塊44 由D1、D2組成的全波整流電路。整流模塊44的輸出端與功率調(diào)節(jié)單元31之間設(shè)有輔助高頻紋波濾除模塊45，，輔助高頻紋波濾除模塊45包括串接于整流模塊44 一個(gè)輸出端的電感 Ll和分別與整流模塊44輸出端兩電極相連的電容Cl。輔助全橋逆變模塊42輸出的電流經(jīng)高頻變壓器Lm隔離后，通過Dl、D2整流和Li、Cl濾波，輸出一個(gè)直流隔離電源。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，包括光伏電池陣列(1)和主變流器0)，所述光伏電池陣列(1)包括多個(gè)串接的光伏電池(11)，其特征在于所述光伏發(fā)電裝置還包括功率調(diào)節(jié)陣列( 和輔助變流器，所述輔助變流器(4)的輸入端與光伏電池陣列(1)的直流母線相連，所述功率調(diào)節(jié)陣列(3)包括與所述光伏電池(11) 一一對(duì)應(yīng)的功率調(diào)節(jié)單元(31)，所述功率調(diào)節(jié)單元(31)與對(duì)應(yīng)的光伏電池(11)并聯(lián)，所述功率調(diào)節(jié)單元 (31)的輸入端與輔助變流器的輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，其特征在于 所述功率調(diào)節(jié)單元(31)包括電子電力轉(zhuǎn)換電路(311)、控制模塊(31 和采樣單元，所述電子電力轉(zhuǎn)換電路(311)的輸入端與輔助變流器(4)的輸出端相連，所述電子電力轉(zhuǎn)換電路 (311)的輸出端與對(duì)應(yīng)的光伏電池(11)的兩極并聯(lián)，所述電子電力轉(zhuǎn)換電路(311)的控制端與所述控制模塊(312)的輸出端相連，所述采樣單元包括輸出電流采集模塊(313)、輸出電壓采集模塊(314)和電池電流采集模塊(315)，所述輸出電流采集模塊(31 的輸入端與電子電力轉(zhuǎn)換電路(311)的一個(gè)輸出端相連，所述輸出電壓采集模塊(314)的輸入端與電子電力轉(zhuǎn)換電路(311)的輸出端相連，所述電池電流采集模塊(315)的輸入端串接光伏電池(11)的輸入端或者輸出端，所述輸出電流采集模塊(313)的輸出端、輸出電壓采集模塊 (314)的輸出端和電池電流采集模塊(315)的輸出端分別與所述控制模塊(312)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，其特征在于 所述電子電力轉(zhuǎn)換電路(311)包括變壓器(316)、開關(guān)器(317)、驅(qū)動(dòng)模塊(318)和整流濾波模塊(319)，所述變壓器(316)的輸入側(cè)與開關(guān)器(317)串聯(lián)連接并與輔助變流器(4)的輸出端相連，所述開關(guān)器(317)的控制端通過驅(qū)動(dòng)模塊(318)與所述控制模塊(312)的輸出端相連，所述變壓器(316)的輸出側(cè)通過整流濾波模塊(319)與對(duì)應(yīng)的光伏電池(11)的兩極并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，其特征在于所述主變流器( 包括控制驅(qū)動(dòng)單元(21)、升壓模塊(22)、全橋逆變模塊03)和電壓變壓輸出模塊(M)，所述升壓模塊0 的輸入端分別與光伏電池陣列(1)的直流母線相連，所述全橋逆變模塊的輸入端分別與升壓模塊0 的輸出端、光伏電池陣列 (1)的直流母線相連，所述升壓模塊(22)、全橋逆變模塊的控制端分別與控制驅(qū)動(dòng)單元的輸出端相連，所述全橋逆變模塊的輸出端通過電壓變壓輸出模塊04)將電能輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，其特征在于 所述全橋逆變模塊和電壓變壓輸出模塊04)之間設(shè)有高頻紋波濾除模塊(25)，所述高頻紋波濾除模塊0 包括串接于所述全橋逆變模塊—個(gè)輸出端的電感和分別與所述全橋逆變模塊輸出端兩電極相連的電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，其特征在于 所述輔助變流器(4)包括輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊(41)、輔助全橋逆變模塊(42)、輔助電壓變壓輸出模塊^幻和整流模塊(44)，所述輔助全橋逆變模塊0 的輸入端與光伏電池陣列 (1)的直流母線相連，所述輔助全橋逆變模塊G2)的控制端與輔助控制驅(qū)動(dòng)模塊Gl)的輸出端相連，所述輔助全橋逆變模塊0 的輸出端依次通過輔助電壓變壓輸出模塊(43)、整流模塊G4)與功率調(diào)節(jié)單元(31)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，其特征在于 所述整流模塊G4)的輸出端與功率調(diào)節(jié)單元(31)之間設(shè)有輔助高頻紋波濾除模塊(45)， 所述輔助高頻紋波濾除模塊0 包括串接于整流模塊G4) —個(gè)輸出端的電感和分別與所述整流模塊G4)輸出端兩電極相連的電容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有全局最大功率輸出功能的光伏發(fā)電裝置，包括光伏電池陣列和主變流器，光伏電池陣列包括多個(gè)串接的光伏電池，光伏發(fā)電裝置還包括功率調(diào)節(jié)陣列和輔助變流器，輔助變流器的輸入端與光伏電池陣列的直流母線相連，功率調(diào)節(jié)陣列包括與所述光伏電池一一對(duì)應(yīng)的功率調(diào)節(jié)單元，功率調(diào)節(jié)單元與對(duì)應(yīng)的光伏電池并聯(lián)，功率調(diào)節(jié)單元的輸入端與輔助變流器的輸出端相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠自動(dòng)補(bǔ)償局部陰影條件下減少的輸出電流、實(shí)現(xiàn)光伏電池單體的最大功率輸出。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102355165SQ201110295600
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者何湘寧, 劉正陽, 吳建德, 杜進(jìn) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)