專利名稱：一種功率跟蹤控制裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種功率跟蹤控制裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著工業(yè)腳步的加速前進，資源短缺問題日益嚴重，而電能是支撐世界工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，目前使用的主要發(fā)電資源是煤炭、石油等各種不可再生資源；這種不可再生資源是制約著未來經(jīng)濟的發(fā)展重要因素之一。發(fā)展一種綠色、環(huán)保的可再生發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為世界各國的重要戰(zhàn)略計劃，其中光伏發(fā)電成為主要計劃之一。而對光伏電池板的最大功率跟蹤控制是光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個重要部分，因此，就如何提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的對光伏電池板的最大功率跟蹤是光伏發(fā)電領(lǐng)域研究的一個重點。由于陰影的遮擋、光伏電池組件本身參數(shù)不一致以及發(fā)電系統(tǒng)光伏電池板配置不一致的情況下都會造成光伏發(fā)電系統(tǒng)輸入不一致；這些都會導(dǎo)致發(fā)電量的大幅下跌，這種造成光伏系統(tǒng)發(fā)電效率下降的原因稱為系統(tǒng)失配；系統(tǒng)失配對發(fā)電量的實際影響很難通過簡單的計算公式獲得例如局部遮蔽、飄動的云、附近物品的反射、各種不同的傾斜角和方向、表面污染以及太陽能電池陣列上的溫度變化；事實上，即使太陽能電池陣列只被遮蔽少量面積也會導(dǎo)致25%到50%的功率損耗。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)對光伏電池板的最大功率跟蹤的功率跟蹤控制裝置。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種功率跟蹤控制裝置，包括用于將太陽能電池接入的輸入電路；與所述輸入電路連接，用于跟蹤太陽能電池板的最大功率的最大功率控制電路；與所述最大功率控制電路連接的PWM脈沖調(diào)制電路；與所述PWM脈沖調(diào)制電路連接的移相電路；以及分別與所述輸入電路和所述移相電路連接，用于升壓的交錯并聯(lián)電路。更進一步地，所述交錯并聯(lián)電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電容、第二電容，第一電感、第二電感；第一開關(guān)管的第一端與第二電感的一端連接，第一開關(guān)管的第二端接地，第一開關(guān)管的控制端連接PWM脈沖調(diào)制信號，所述第一開關(guān)管的控制端控制第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第一電容的一端接地，所述第一電容的另一端與所述第二電感的另一端連接；第二開關(guān)管的第一端與第一電感的一端連接，第二開關(guān)管的第二端接地，第二開關(guān)管的控制端連接PWM脈沖調(diào)制信號，所述第二開關(guān)管的控制端控制第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第二電容的一端接地，所述第二電容的另一端與所述第一電感的另一端連接。更進一步地，所述第一開關(guān)管為第一 MOS管，第一 MOS管的柵極作為第一開關(guān)管的控制端，第一 MOS管的漏極作為第一開關(guān)管的第一端，第一 MOS管的源極作為第一開關(guān)管的
A-Ap ~ 上山
弟一觸。[0008]更進一步地，所述第二開關(guān)管為第二 MOS管，第二 MOS管的柵極作為第二開關(guān)管的控制端，第二 MOS管的漏極作為第二開關(guān)管的第一端，第二 MOS管的源極作為第二開關(guān)管的
第二端。[0009]本實用新型的目的還在于提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏電池板以及與所述光伏電池板連接的功率跟蹤控制裝置，所述功率跟蹤控制裝置為上述的功率跟蹤控制裝置。在本實用新型中，采用交錯并網(wǎng)多MPPT跟蹤裝置不僅可以調(diào)高MPPT跟蹤電路的單機容量，而且減小了每個開關(guān)管的電流應(yīng)力和輸出電流的紋波，從而提高了系統(tǒng)的可靠性；另外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的輻照量不同等造成光伏發(fā)電系統(tǒng)輸入?yún)?shù)不一致條件下可以實現(xiàn)聞效的最大功率跟蹤。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中在光伏陰影條件下電池板輸入示意圖；圖2是本實用新型提供的多MPPT控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型提供的功率跟蹤控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型提供的交錯并聯(lián)多MPPT控制的電路圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。MPPT控制器的全稱“最大功率點跟蹤”(Maximum Power Point Tracking)太陽能控制器，是傳統(tǒng)太陽能充放電控制器的升級換代產(chǎn)品。所謂最大功率點跟蹤，即是指控制器能夠?qū)崟r偵測太陽能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，使系統(tǒng)以最高的效率對蓄電池充電。下面我們用一種機械模擬對比的方式來向大家解釋MPPT太陽能控制器的基
本原理。圖2示出了多MPPT控制模塊的結(jié)構(gòu)；多個電池板A1、A2、A3、……An通過最大功率跟蹤器An與DC/AC轉(zhuǎn)換器連接，多個電池板B1、B2、B3、……Bn通過最大功率跟蹤器Bn與DC/AC轉(zhuǎn)換器連接，而DC/AC轉(zhuǎn)換器連接電網(wǎng)。交錯并聯(lián)多MPPT控制技術(shù)是一種應(yīng)用太陽能發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)，用于在不同輻照條件下跟蹤光伏電池板的最大輸出功率，其特征在于輸入電路，交錯并聯(lián)電路，最大功率控制算法，移相電路，升壓控制算法，數(shù)字信號處理器控制單元組成。其特征在于交錯并聯(lián)多MPPT控制技術(shù)能在光伏電池板存在陰影，表面積沉等造成輻照不同的條件下或由于組件差別造成光伏發(fā)電系統(tǒng)單元的輸出不同的情況下最大功率跟蹤得到最高效率。同時，使用交錯并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，減小了 MPPT跟蹤電路的輸出紋波。本實用新型提供的功率跟蹤控制裝置主要應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中，該光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏電池板以及與光伏電池板連接的功率跟蹤控制裝置；圖3示出了本實用新型提供的功率跟蹤控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分，詳述如下功率跟蹤控制裝置包括輸入電路101、交錯并聯(lián)電路102、最大功率控制電路103、PWM脈沖調(diào)制電路104和移相電路105 ;其中輸入電路102用于將太陽能電池接入，最大功率控制電路103與輸入電路102連接，用于跟蹤太陽能電池板的最大功率的，PWM脈沖調(diào)制電路104與最大功率控制電路103連接，移相電路105與P麗脈沖調(diào)制電路104連接，交錯并聯(lián)電路102分別與輸入電路101和移相電路105連接，用于升壓。如圖4所示，交錯并聯(lián)電路102包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電容Cl、第二電容C2,第一電感LI、第二電感L2 ;其中第一開關(guān)管Ql的第一端與第二電感L2的一端連接，第一開關(guān)管Ql的第二端接地，第一開關(guān)管Ql的控制端連接PWM脈沖調(diào)制信號，所述第一開關(guān)管Ql的控制端控制第一端與第二端之間的導(dǎo)通；第一電容Cl的一端接地，所述第一電容Cl的另一端與所述第二電感L2的另一端連接；第二開關(guān)管Q2的第一端與第一電感LI的一端連接，第二開關(guān)管Q2的第二端接地，第二開關(guān)管Q2的控制端連接PWM脈沖調(diào)制信號，第二開關(guān)管Q2的控制端控制第一端與第二端之間的導(dǎo)通；第二電容C2的一端接地，第二電容C2的另一端與第一電感LI的另一端連接。交錯并聯(lián)電路102是由兩個開關(guān)管，兩個電容，兩個電感組成的升壓電路，它們通過導(dǎo)線連接，構(gòu)成boost升壓的作用。·[0021]在本實用新型中，開關(guān)管可以為MOS管、三極管、可控硅等元器件；其中，當?shù)谝婚_關(guān)管為第一 MOS管Ql時，第一 MOS管Ql的柵極作為第一開關(guān)管的控制端，第一 MOS管Ql的漏極作為第一開關(guān)管的第一端，第一 MOS管Ql的源極作為第一開關(guān)管的第二端；當?shù)诙_關(guān)管為第二 MOS管Q2時，第二 MOS管Q2的柵極作為第二開關(guān)管的控制端，第二 MOS管Q2的漏極作為第二開關(guān)管的第一端，第二 MOS管Q2的源極作為第二開關(guān)管的第二端。在本實用新型中，輸入電路101是由接線端子和輸入保護器件，它們起著將太陽能電池板接入交錯并聯(lián)多MPPT控制電路和保護在電流過大的情況下不損壞元器件。最大功率控制電路103主要是基于DSP的軟件控制算法，起著跟蹤電池板的最大功率的功能。移相電路105是采用DSP軟件控制的電路，起著將驅(qū)動信號實現(xiàn)交錯的功能。本新型實用專利特別適合組串時逆變器的最大功率跟蹤，離網(wǎng)系統(tǒng)的MPPT控制器，克服了在陰影條件下，由于光伏陰影造成輻照量不一致時的采用交錯控制方式，將驅(qū)動脈沖進行移向進行控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，可以減少電路的輸出紋波，減小濾波電容。光伏電池在輻照不同或串并聯(lián)組串不一致的情況下，會出現(xiàn)如圖I所示的輸出波形，光伏電池輸出會呈現(xiàn)雙峰波，在普通的但MPPT控制情況下會出現(xiàn)跟蹤誤差，交錯并聯(lián)多MPPT控制方式是采用交錯并聯(lián)的拓撲結(jié)構(gòu)和MPPT技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)的每個到逆變器或光伏控制的組串進行MPPT跟蹤，采用交錯并聯(lián)驅(qū)動脈沖對開關(guān)管進行控制。特別適合組串型并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)光伏控制器。本實用新型提供的功率跟蹤控制裝置主要應(yīng)用在不同輻照條件下光伏發(fā)電的最大功率跟蹤。交錯并聯(lián)多MPPT控制技術(shù)是在交錯并聯(lián)boost電路的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多最大功率跟蹤技術(shù)。該技術(shù)不僅可以解決當前單MPPT在輻照條件變化情況下，控制器能快速跟蹤電池板輸出功率的變化，獲取更多能量在本實用新型中，交錯并聯(lián)多MPPT控制技術(shù)是一種應(yīng)用太陽能發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)，用于在不同輻照條件下跟蹤光伏電池板的最大輸出功率，交錯并聯(lián)多MPPT控制技術(shù)能在光伏電池板存在陰影，表面積沉等造成輻照不同的條件下或由于組件差別造成光伏發(fā)電系統(tǒng)單元的輸出不同的情況下最大功率跟蹤得到最高效率。在本實用新型中，功率電路使用交錯并聯(lián)作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤單元的功率承載部分。交錯并聯(lián)電路的輸出驅(qū)動脈沖必須進行移相處理，該電路可以用硬件電路實現(xiàn)，也可以在DSP內(nèi)完成。另外，還包含合適的最大功率控制算法，其算法可以是擾動觀察法，短路電流比例系數(shù)法，插值計算法，電導(dǎo)增量法或模糊控制算法中的任意一種算法。交錯并聯(lián)多MPPT控制技術(shù)的特征在MPPT控制算法必須和交錯并聯(lián)控制相結(jié)合。在本實用新型中，采用交錯并網(wǎng)多MPPT跟蹤裝置不僅可以調(diào)高MPPT跟蹤電路的單機容量，而且減小了每個開關(guān)管的電流應(yīng)力和輸出電流的紋波，從而提高了系統(tǒng)的可靠性；另外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的輻照量不同等造成光伏發(fā)電系統(tǒng)輸入?yún)?shù)不一致條件下可以實現(xiàn)聞效的最大功率跟蹤。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種功率跟蹤控制裝置，其特征在于，包括 用于將太陽能電池接入的輸入電路； 與所述輸入電路連接，用于跟蹤太陽能電池板的最大功率的最大功率控制電路； 與所述最大功率控制電路連接的PWM脈沖調(diào)制電路； 與所述PWM脈沖調(diào)制電路連接的移相電路；以及 分別與所述輸入電路和所述移相電路連接，用于升壓的交錯并聯(lián)電路。
2.如權(quán)利要求I所述的功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述交錯并聯(lián)電路包括 第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電容、第二電容，第一電感、第二電感； 第一開關(guān)管的第一端與第二電感的一端連接，第一開關(guān)管的第二端接地，第一開關(guān)管的控制端連接PWM脈沖調(diào)制信號，所述第一開關(guān)管的控制端控制第一端與第二端之間的導(dǎo)通； 所述第一電容的一端接地，所述第一電容的另一端與所述第二電感的另一端連接； 第二開關(guān)管的第一端與第一電感的一端連接，第二開關(guān)管的第二端接地，第二開關(guān)管的控制端連接PWM脈沖調(diào)制信號，所述第二開關(guān)管的控制端控制第一端與第二端之間的導(dǎo)通； 所述第二電容的一端接地，所述第二電容的另一端與所述第一電感的另一端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)管為第一MOS管，第一 MOS管的柵極作為第一開關(guān)管的控制端，第一 MOS管的漏極作為第一開關(guān)管的第一端，第一 MOS管的源極作為第一開關(guān)管的第二端。
4.如權(quán)利要求2所述的功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述第二開關(guān)管為第二MOS管，第二 MOS管的柵極作為第二開關(guān)管的控制端，第二 MOS管的漏極作為第二開關(guān)管的第一端，第二 MOS管的源極作為第二開關(guān)管的第二端。
5.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏電池板以及與所述光伏電池板連接的功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述功率跟蹤控制裝置為權(quán)利要求1-4任一項所述的功率跟蹤控制裝置。
專利摘要本實用新型適用于光伏發(fā)電領(lǐng)域，提供了一種功率跟蹤控制裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)；功率跟蹤控制裝置包括用于將太陽能電池接入的輸入電路;與輸入電路連接用于跟蹤太陽能電池板的功率的最大功率控制電路;與最大功率控制電路連接的PWM脈沖調(diào)制電路;與PWM脈沖調(diào)制電路連接的移相電路;以及分別與輸入電路和移相電路連接用于升壓的交錯并聯(lián)電路。在本實用新型中，采用交錯并網(wǎng)多MPPT跟蹤裝置不僅可以調(diào)高MPPT跟蹤電路的單機容量，而且減小了每個開關(guān)管的電流應(yīng)力和輸出電流的紋波，從而提高了系統(tǒng)的可靠性；另外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的輻照量不同等造成光伏發(fā)電系統(tǒng)輸入?yún)?shù)不一致條件下可以實現(xiàn)高效的最大功率跟蹤。
文檔編號H02N6/00GK202663326SQ20122022471
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者王宜志, 方全 申請人:深圳古瑞瓦特新能源有限公司