一種高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括：DC/DC模塊、逆變器和至少兩個(gè)相互并聯(lián)的組串，每一個(gè)組串均連接有一個(gè)DC/DC模塊；所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入端連接至母線正極，另一個(gè)輸入端連接至母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與母線和組串相連接或分別通過(guò)組串連接至母線；當(dāng)母線電壓與任意一個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓不一致時(shí)，該組串所對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊輸出補(bǔ)償電壓，使得每一個(gè)組串均工作在其最大的功率點(diǎn)，其中，所述補(bǔ)償電壓。本發(fā)明通過(guò)每一個(gè)組串均與一個(gè)DC/DC模塊相串聯(lián)，進(jìn)而能夠針對(duì)每一個(gè)組串分別進(jìn)行電壓補(bǔ)償，使得各個(gè)組串均工作在最大功率點(diǎn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的總發(fā)電量提高了3~5%。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種局效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種MPPT補(bǔ)償器，尤其涉及一種高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于電池板本身的差異性，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的不同的組串即使串接相同個(gè)數(shù)的電 池板，其光伏組串的輸出總電壓也不一定相同，這就會(huì)導(dǎo)致各個(gè)光伏組串的最大功率點(diǎn)也 會(huì)有差異。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)取得大規(guī)模應(yīng)用，大型光伏電站是將所有組串電池 板都并在一起，卻只有一路MPPT，那么，這種大型光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)并不能使每個(gè)光伏組 串都工作在最大功率點(diǎn)，進(jìn)而降低了系統(tǒng)發(fā)電量和發(fā)電效率；而由于光伏組串的特性差異、 污染程度和老化程度不一致，每個(gè)組串的最大功率點(diǎn)肯定是會(huì)存在差異的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是需要提供一種針對(duì)每一個(gè)組串進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)母?效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，使得每一個(gè)組串均工作在最大功率點(diǎn)，提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量 和發(fā)電效率，并合理控制成本。
[0004] 對(duì)此，本發(fā)明提供一種高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括：DC/DC模塊、逆變器和至少 兩個(gè)相互并聯(lián)的組串，每一個(gè)組串均連接有一個(gè)DC/DC模塊；所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入 端連接至母線正極，另一個(gè)輸入端連接至母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與 母線和組串相連接或分別通過(guò)組串連接至母線；所述母線正極和母線負(fù)極分別連接至逆變 器；當(dāng)母線電壓V與任意一個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電&V n不一致時(shí)，該組串所對(duì)應(yīng) 的DC/DC模塊輸出補(bǔ)償電壓Λ Vn至該組串所在的工作回路，使得每一個(gè)組串工作均在其最 大的功率點(diǎn)，其中，所述補(bǔ)償電壓AVn = V-Vn。
[0005] 所述組串為光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組串，一個(gè)組串或數(shù)個(gè)組串連接至一個(gè)一一對(duì)應(yīng) 的DC/DC模塊中，即每一個(gè)組串均與一個(gè)DC/DC模塊呈一一串聯(lián)的關(guān)系，而且每一個(gè)DC/DC 模塊均帶有MPPT功能，所述MPPT為最大功率點(diǎn)跟蹤，所述DC/DC模塊作用于組串的外部； 所述補(bǔ)償電壓Λ Vn為每一個(gè)DC/DC模塊對(duì)各自相連接的組串進(jìn)行輸出的補(bǔ)償電壓，該補(bǔ) 償電壓能夠使得被補(bǔ)償?shù)慕M串得以工作在其最大功率點(diǎn)之下，而η是代表組串個(gè)數(shù)的自然 數(shù)。
[0006] 所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與母線和組串相連接或分別通過(guò)組串連接至 母線，即所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與母線和組串相連接，或者是，所述DC/DC模塊 的兩個(gè)輸出端分別通過(guò)組串連接至母線；進(jìn)而能夠針對(duì)各自的組串進(jìn)行電壓補(bǔ)償，例如當(dāng) 母線電壓為第二個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓％時(shí)，則第二組串達(dá)到了最大功率點(diǎn)， 但此時(shí)第一組串的最大功率點(diǎn)在Vi，那么與第一組串對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊的輸出端將輸出補(bǔ) 償電壓= V2-Vi，使得第一組串工作在最大功率點(diǎn)Vi ;而第三組串對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊的 輸出端將輸出補(bǔ)償電壓AV3 = V2-V3，使得第三組串工作在最大功率點(diǎn)V3。
[0007] 所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端既可以分別與母線和組串相連接，也可以分別通過(guò) 組串連接至母線，就是說(shuō)明所述DC/DC模塊可以串接在組串中的任意位置。本發(fā)明通過(guò)對(duì) 每一個(gè)組串串接DC/DC模塊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)組串的MPPT補(bǔ)償，可以使得光伏發(fā)電系統(tǒng) 中的每一個(gè)組串均工作在最大功率點(diǎn)，大大提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和發(fā)電效率，同 時(shí)，由于只是補(bǔ)充組串的部分電壓差，所以，DC/DC模塊的功率很小，成本低。
[0008] 所述各個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓Vn是各有差異的，那么，在進(jìn)行補(bǔ)償之 前，本發(fā)明可根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)組串的電壓和功率關(guān)系進(jìn)而得到各個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所 對(duì)應(yīng)的電壓V n;若測(cè)量得到某一個(gè)組串的功率隨著電壓的增大而增大，則說(shuō)明該組串還未 到達(dá)其最大功率點(diǎn)，此時(shí)，繼續(xù)加大該組串的電壓，比如每次增加2?5V，直到該組串的功 率隨著電壓的增加而減小時(shí)，則說(shuō)明該組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓就在本次測(cè)量與上 次測(cè)量之間；然后，逐步縮小對(duì)該組串本次測(cè)量的電壓與上次測(cè)量的電壓之間的差距，直到 找到功率從隨著電壓的增大而增大轉(zhuǎn)變?yōu)殡S著電壓的增大而減小的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，則該轉(zhuǎn)折點(diǎn)所 對(duì)應(yīng)的電壓就是該組串最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓V n ;因此，在得到每一個(gè)組串的最大功率 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓vn，就可以得到每一個(gè)DC/DC模塊所需要對(duì)各自的組串進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償電 壓Λν η，進(jìn)而保證每一個(gè)組串均工作在其最大功率點(diǎn)；而對(duì)于最大功率點(diǎn)的誤差，則主要取 決于兩個(gè)相鄰測(cè)量之間的電壓差。
[0009] 由于本發(fā)明補(bǔ)償?shù)姆绞绞轻槍?duì)每一個(gè)組串進(jìn)行單獨(dú)和一對(duì)一的電壓補(bǔ)償，補(bǔ)償反 應(yīng)速度快、效率高，補(bǔ)償?shù)乃俣饶軌蜻_(dá)到毫秒級(jí)別，比如1〇〇毫秒，使得每一個(gè)組串均能夠 快速得到非常有效的電壓補(bǔ)償，真正提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和發(fā)電效率。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端均連接至母線負(fù)極，所 述DC/DC模塊的另一個(gè)輸出端分別連接至各自的組串負(fù)極，所述組串的正極分別與母線正 極相連接。
[0011] 也就是說(shuō)，所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入端都接到母線正極，另一個(gè)輸入端都接到 母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端都接到母線負(fù)極，另一個(gè)輸出端都接到各自的組 串中，這樣就將DC/DC模塊串接放在組串的最下面，在實(shí)現(xiàn)了提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量 和控制成本的基礎(chǔ)上，還使得布線簡(jiǎn)明、清晰，電路規(guī)范有序，不易出錯(cuò)。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端均連接至母線正極，所 述DC/DC模塊的另一個(gè)輸出端分別連接至各自的組串正極，所述組串的負(fù)極與母線負(fù)極相 連接。
[0013] 也就是說(shuō)，所述DC/DC模塊串接在組串的最上面，所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入端都 接到母線正極，另一個(gè)輸入端都接到母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端都接到母線 正極，另一個(gè)輸出端都接到各個(gè)組串的最上端，在實(shí)現(xiàn)了提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和控 制成本的基礎(chǔ)上，還使得布線簡(jiǎn)明、清晰，電路規(guī)范有序，不易出錯(cuò)。
[0014] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端均串接于各自的組串 中，并通過(guò)各自的組串分別連接至母線正極和母線負(fù)極。即所述DC/DC模塊串接于各自的 組串中的任意位置，那么，本發(fā)明還可以是一個(gè)或多個(gè)所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端均串 接于各自的組串中，也就是部分DC/DC模塊串接于各自的組串中的任意位置，部分DC/DC模 塊串接于組串的最上面或最下面。
[0015] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述DC/DC模塊的數(shù)量與組串的數(shù)量相等，至少兩個(gè) DC/DC模塊之間相互并聯(lián)。
[0016] 每一個(gè)組串均連接一個(gè)--對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊，每一個(gè)DC/DC模塊均帶有MPPT功 能，使得對(duì)每一個(gè)組串的MPPT控制更為靈活有效，針對(duì)性強(qiáng)，效率高；所述至少兩個(gè)DC/DC 模塊之間相互并聯(lián)。
[0017] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述DC/DC模塊包括控制器和降壓電路，所述控制器 為相關(guān)閉環(huán)控制器。
[0018] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述降壓電路包括電容Cin、電容C0、二極管D、電感L 和開(kāi)關(guān)管Q ;所述電容Cin與輸入端正負(fù)極連接，所述開(kāi)關(guān)管Q -端與Cin連接，另一端和 二極管D的陽(yáng)極連接；所述二極管D的陽(yáng)極分別與開(kāi)關(guān)管Q和電感L連接，所述二極管D的 陰極與電路負(fù)極連接；所述電感L 一端與二極管D的陽(yáng)極連接，另一端與輸出端正極連接； 所述電容C0與輸出端正負(fù)極連接。
[0019] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述控制器發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至IGBT場(chǎng)效應(yīng)管的G級(jí)，所 述控制器連接至降壓電路的輸入端以采集輸入電壓，所述控制器連接至降壓電路的輸出端 以采集輸出電壓和輸出電流。
[0020] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述DC/DC模塊包括MPPT單元，所述MPPT單元包括以 下步驟：首先，控制器采集組串的電壓和電流，計(jì)算出當(dāng)前組串的輸出總功率；其次，降壓 電路開(kāi)始工作，嘗試增大或減少該組串的輸出電壓；然后，控制器再次采集該組串的電壓和 電流，如果該組串的輸出功率增加，則向同方向調(diào)整其輸出電壓；如果該組串的輸出功率下 降，則向反方向調(diào)整其輸出電壓；直到找到其最大功率點(diǎn)。
[0021] 其中，所述MPPT單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)組串的MPPT功能。
[0022] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述逆變器包括MPPT模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的調(diào) 整。所述逆變器的MPPT模塊工作周期遠(yuǎn)大于DC/DC模塊的MPPT單元的工作周期，兩者的 實(shí)現(xiàn)步驟一樣。
[0023] 逆變器的MPPT模塊周期長(zhǎng)，負(fù)責(zé)將母線電壓調(diào)整至系統(tǒng)最大功率輸出點(diǎn)。而DC/ DC模塊的MPPT單元在穩(wěn)定的母線電壓之上，負(fù)責(zé)補(bǔ)償組串之前最大功率點(diǎn)的電壓差，使得 每個(gè)組串工作在最大功率點(diǎn)。因?yàn)镈C/DC模塊輸出電壓較低，如果母線電壓過(guò)低或過(guò)高， 使得母線電壓遠(yuǎn)離組串的最大功率點(diǎn)電壓，則DC/DC模塊無(wú)法將組串電壓調(diào)整至最大功率 點(diǎn)。因此，需要逆變器的MPPT模塊和DC/DC模塊的MPPT單元相互配合，才能使得組串輸出 最大功率。實(shí)際上，光伏逆變器自身的MPPT模塊速度為秒級(jí)，DC/DC模塊的MPPT單元只需 要小于100mS即可實(shí)現(xiàn)組串的最大功率跟蹤。
[0024] 因?yàn)镈C/DC模塊的輸出電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母線，因此DC/DC模塊的功率較小，成本低。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：每一個(gè)組串均與一個(gè)DC/DC模塊相串 聯(lián)，進(jìn)而能夠針對(duì)每一個(gè)組串分別進(jìn)行電壓補(bǔ)償，使得各個(gè)組串均工作在其最大功率點(diǎn)，提 升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。
[0026] 實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，引入DC/DC模塊的MPPT補(bǔ)償器，在西北大型地面光伏電站中， 系統(tǒng)的發(fā)電量能提升1?3%左右，每年收益增加可達(dá)8萬(wàn)/MW，MPPT補(bǔ)償器0. 5?2年即 可回收成本，而光伏電站的運(yùn)行壽命為25年，使用年限越長(zhǎng)，組件老化、污染差異性越大， MPPT補(bǔ)償器效果越好。因此，MPPT補(bǔ)償器能夠客戶到來(lái)巨大的收益。而分布式的光伏發(fā)電 系統(tǒng)中，組件安裝方位變化較大，遮擋位置情況差異大，呈現(xiàn)較大的特性差異，MPPT補(bǔ)償器 的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量提升可達(dá)3?5 %，客戶收益更加明顯。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明的組串的功率和工作電壓的關(guān)系示意圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例5的DC/DC模塊的電路拓?fù)鋱D；
[0032] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例6的工作流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0034] 實(shí)施例1 :
[0035] 如圖1、圖3和圖4所示，本例提供一種高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括：DC/DC模塊、 逆變器和至少兩個(gè)相互并聯(lián)的組串，每一個(gè)組串均連接有一個(gè)DC/DC模塊；所述DC/DC模塊 的一個(gè)輸入端連接至母線正極，另一個(gè)輸入端連接至母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸 出端分別與母線和組串相連接或分別通過(guò)組串連接至母線；所述母線正極和母線負(fù)極分別 連接至逆變器；當(dāng)母線電壓V與任意一個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓V n不一致時(shí)，該 組串所對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊輸出補(bǔ)償電壓Λ Vn至該組串所在的工作回路，使得每一個(gè)組串工 作均在其最大的功率點(diǎn)，其中，所述補(bǔ)償電壓AVn = V-Vn。圖1只是一個(gè)簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)示意 圖，實(shí)際上，組串（光伏電池板）還需要經(jīng)過(guò)匯流箱和配電柜，最后接入逆變器之中。
[0036] 現(xiàn)有技術(shù)中，由于組串的特性差異、污染程度和老化程度不一致，每個(gè)組串的最大 功率點(diǎn)均有可能存在差異。
[0037] 如圖2所示，第一組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓在Vi，第二組串的最大功率點(diǎn)所 對(duì)應(yīng)的電壓在V 2，第三組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓在V3 ;當(dāng)所有的組串都并聯(lián)在一起 時(shí)，每個(gè)組串的工作電壓都一致，如系統(tǒng)母線電壓工作在V2時(shí)，則第二組串達(dá)到了最大功率 點(diǎn)，而第一組串和第三組串均沒(méi)有達(dá)到最大功率點(diǎn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電量降低。
[0038] 本例所述組串為光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組串，每一個(gè)組串均與一個(gè)DC/DC模塊呈 一一串聯(lián)的關(guān)系，而且每一個(gè)DC/DC模塊均帶有MPPT功能，所述DC/DC模塊作用于組串的 外部；所述補(bǔ)償電壓Λ Vn為每一個(gè)DC/DC模塊對(duì)各自相連接的組串進(jìn)行輸出的補(bǔ)償電壓， 該補(bǔ)償電壓能夠使得被補(bǔ)償?shù)慕M串得以工作在其最大功率點(diǎn)之下，而η是代表組串個(gè)數(shù)的 自然數(shù)。
[0039] 所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與母線和組串相連接或分別通過(guò)組串連接至 母線，即所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與母線和組串相連接，或者是，所述DC/DC模塊 的兩個(gè)輸出端分別通過(guò)組串連接至母線；進(jìn)而能夠針對(duì)各自的組串進(jìn)行電壓補(bǔ)償，例如當(dāng) 母線電壓為第二個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓％時(shí)，則第二組串達(dá)到了最大功率點(diǎn)， 但此時(shí)第一組串的最大功率點(diǎn)在Vi，那么與第一組串對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊的輸出端將輸出補(bǔ) 償電壓= V2-Vi，使得第一組串工作在最大功率點(diǎn)Vi ;而第三組串對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊的 輸出端將輸出補(bǔ)償電壓AV3 = V2-V3，使得第三組串工作在最大功率點(diǎn)V3。
[0040] 所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端既可以分別與母線和組串相連接，也可以分別通過(guò) 組串連接至母線，就是說(shuō)明所述DC/DC模塊可以串接在組串中的任意位置。本發(fā)明通過(guò)對(duì) 每一個(gè)組串串接DC/DC模塊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)組串的MPPT補(bǔ)償，可以使得光伏發(fā)電系統(tǒng) 中的每一個(gè)組串均工作在最大功率點(diǎn)，大大提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和發(fā)電效率，同 時(shí)，由于只是補(bǔ)充部分組串的部分電壓差，所以，DC/DC模塊的功率很小，成本低。
[0041] 所述各個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓Vn是各有差異的，那么，在進(jìn)行補(bǔ)償之 前，本例根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)組串的電壓和功率關(guān)系進(jìn)而得到各個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng) 的電壓v n;若測(cè)量得到某一個(gè)組串的功率隨著電壓的增大而增大，則說(shuō)明該組串還未到達(dá) 其最大功率點(diǎn)，此時(shí)，繼續(xù)加大該組串的電壓，比如每次增加2?5V，直到該組串的功率隨 著電壓的增加而減小時(shí)，則說(shuō)明該組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓就在本次測(cè)量與上次測(cè) 量之間；然后，逐步縮小對(duì)該組串本次測(cè)量的電壓與上次測(cè)量的電壓之間的差距，直到找到 功率從隨著電壓的增大而增大轉(zhuǎn)變?yōu)殡S著電壓的增大而減小的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，則該轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 電壓就是該組串最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓V n ;因此，在得到每一個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì) 應(yīng)的電壓1，就可以得到DC/DC模塊的每一路輸出所需要對(duì)組串進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償電壓ΛV n， 進(jìn)而保證每一個(gè)組串均工作在最大功率點(diǎn)；而對(duì)于最大功率點(diǎn)的誤差，則主要取決于兩個(gè) 相鄰測(cè)量之間的電壓差。由于本例補(bǔ)償?shù)姆绞绞轻槍?duì)每一個(gè)組串進(jìn)行單獨(dú)和一對(duì)一的電壓 補(bǔ)償，因此，補(bǔ)償反應(yīng)速度快、效率高，補(bǔ)償?shù)乃俣饶軌蜻_(dá)到毫秒級(jí)別，比如100毫秒，使得 每一個(gè)組串均能夠快速得到非常有效的電壓補(bǔ)償，真正提升了對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和 控制成本的目的。
[0042] 由于本例補(bǔ)償?shù)姆绞绞轻槍?duì)每一個(gè)組串進(jìn)行單獨(dú)和一對(duì)一的電壓補(bǔ)償，因此，本 例的補(bǔ)償反應(yīng)速度快、效率高，補(bǔ)償?shù)乃俣饶軌蜻_(dá)到毫秒級(jí)別，比如100毫秒，使得每一個(gè) 組串均能夠快速得到非常有效的電壓補(bǔ)償，真正提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和發(fā)電效 率，同時(shí)還達(dá)到了控制成本的目的。
[0043] 實(shí)施例2 :
[0044] 如圖1所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本例所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端均連接至母 線負(fù)極，所述DC/DC模塊的另一個(gè)輸出端分別連接至各自的組串負(fù)極，所述組串的正極分 別與母線正極相連接。
[0045] 所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入端都接到母線正極，另一個(gè)輸入端都接到母線負(fù)極； 所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端都接到母線負(fù)極，另一個(gè)輸出端都接到各自的組串中，這樣 就將DC/DC模塊串接放在組串的最下面，在實(shí)現(xiàn)了提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量、發(fā)電效率 和控制成本的基礎(chǔ)上，還使得布線簡(jiǎn)明、清晰，電路規(guī)范有序，不易出錯(cuò)。
[0046] 本例的每一個(gè)組串均與一個(gè)一一對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊相串聯(lián)，進(jìn)而能夠針對(duì)每一個(gè) 組串分別進(jìn)行電壓補(bǔ)償，使得各個(gè)組串均工作在其最大功率點(diǎn)，提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電量、系統(tǒng)穩(wěn)定性和發(fā)電效率，有利于成本的降低。
[0047] 實(shí)施例3 :
[0048] 如圖3所示，與實(shí)施例1不同的是，本例所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端均連接至母 線正極，所述DC/DC模塊的另一個(gè)輸出端分別連接至各自的組串正極，所述組串的負(fù)極與 母線負(fù)極相連接。
[0049] 也就是說(shuō)，所述DC/DC模塊串接在組串的最上面，所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入端都 接到母線正極，另一個(gè)輸入端都接到母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的一個(gè)輸出端都接到母線 正極，另一個(gè)輸出端都接到各個(gè)組串的最上端，在實(shí)現(xiàn)了提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量、發(fā)電 效率和控制成本的基礎(chǔ)上，還使得布線簡(jiǎn)明、清晰，電路規(guī)范有序，不易出錯(cuò)。
[0050] 實(shí)施例4 :
[0051] 如圖4所示，與實(shí)施例1不同的是，所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端均串接于各自的 組串中，并通過(guò)各自的組串分別連接至母線正極和母線負(fù)極。
[0052] 即所述DC/DC模塊串接于各自的組串中的任意位置，圖4中，所有的DC/DC模塊均 串接于組串之中，事實(shí)上，本例還可以是一個(gè)或多個(gè)所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端均串接 于各自的組串中，也就是部分DC/DC模塊串接于各自的組串中的任意位置，部分DC/DC模塊 串接于組串的最上面或最下面，相當(dāng)于本例可以與實(shí)施例2或?qū)嵤├?相結(jié)合來(lái)進(jìn)行實(shí)際 的應(yīng)用。
[0053] 實(shí)施例5 :
[0054] 如圖5所示，在實(shí)施例1至實(shí)施例4任意一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本例所述DC/DC模 塊包括控制器和降壓電路，所述控制器為相關(guān)閉環(huán)控制器。
[0055] 所述降壓電路的數(shù)量與組串的數(shù)量相等，所述降壓電路包括電容Cin、電容C0、二 極管D、電感L和開(kāi)關(guān)管Q ;所述電容Cin與輸入端正負(fù)極連接，所述開(kāi)關(guān)管Q -端與Cin連 接，另一端和二極管D的陽(yáng)極連接；所述二極管D的陽(yáng)極分別與開(kāi)關(guān)管Q和電感L連接，所 述二極管D的陰極與電路負(fù)極連接；所述電感L 一端與二極管D的陽(yáng)極連接，另一端與輸出 端正極連接；所述電容C0與輸出端正負(fù)極連接。
[0056] 所述控制器發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至IGBT場(chǎng)效應(yīng)管的G級(jí)，所述控制器連接至降壓電路 的輸入端以采集輸入電壓，所述控制器連接至降壓電路的輸出端以采集輸出電壓和輸出電 流。
[0057] 實(shí)施例6 :
[0058] 在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上，所述DC/DC模塊包括MPPT單元，所述MPPT單元包括以下 步驟：首先，控制器采集組串的電壓和電流，計(jì)算出當(dāng)前組串的輸出總功率；其次，降壓電 路開(kāi)始工作，嘗試增大或減少該組串的輸出電壓；然后，控制器再次采集該組串的電壓和電 流，如果該組串的輸出功率增加，則向同方向調(diào)整其輸出電壓，即原本是增大該組串的輸出 電壓就繼續(xù)增大其輸出電壓，原本是減少該組串的輸出電壓就繼續(xù)減少其輸出電壓；如果 該組串的輸出功率下降，則向反方向調(diào)整其輸出電壓，即原本是增大該組串的輸出電壓就 改變?yōu)闇p少其輸出電壓，原本是減少該組串的輸出電壓就改變?yōu)樵龃笃漭敵鲭妷?；直到?到其最大功率點(diǎn)。如此循環(huán)工作，即可實(shí)現(xiàn)每一個(gè)組串的MPPT功能。
[0059] 圖6為本例的MPPT單元的實(shí)現(xiàn)工作流程圖，如圖6所示，初始化之后，控制器采集 組串的電壓V k和電流值Ik，計(jì)算出當(dāng)前組串的輸出總功率；降壓電路開(kāi)始工作，嘗試增大或 減少該組串的輸出電壓；然后，控制器再次采集該組串的電壓V k+1和電流值Ik+1，如果該組 串功率增加，即Vk+1*I k+1 > Vk*Ik，則再次向同方向調(diào)整其輸出電壓，即原來(lái)是增大輸出電壓 Λ V還繼續(xù)增大其輸出電壓Λ V，原來(lái)是減少輸出電壓Λ V就繼續(xù)減少其輸出電壓Λ V ;如 果功率下降，則向反方向嘗試調(diào)整其輸出電壓，即原來(lái)是增大輸出電壓Λ V就改變?yōu)闇p少 其輸出電壓Λ V，原來(lái)是減少輸出電壓Λ V就改變?yōu)樵龃笃漭敵鲭妷害?V ;然后將當(dāng)前新的 輸出電壓/電流數(shù)值賦給Vk和Ik，即Vk = Vk+1，Ik = Ik+1，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。如此循環(huán)工作， 即可實(shí)現(xiàn)每一個(gè)組串的MPPT功能，所述k為自然數(shù)。
[0060] 其中，所述MPPT單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)組串的MPPT功能，本例中所述DC/DC模 塊的數(shù)量與組串的數(shù)量相等，至少兩個(gè)DC/DC模塊之間相互并聯(lián)；每一個(gè)組串均連接一個(gè) --對(duì)應(yīng)的DC/DC模塊，每一個(gè)DC/DC模塊均帶有用于MPPT功能的MPPT單元，使得對(duì)每一 個(gè)組串的MPPT控制更為靈活有效，針對(duì)性強(qiáng)，效率高。
[0061] 本例的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述逆變器包括MPPT模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的調(diào) 整。逆變器的MPPT模塊比DC/DC模塊的MPPT單元的周期長(zhǎng)，負(fù)責(zé)將母線電壓調(diào)整至系統(tǒng) 最大功率輸出點(diǎn)。而DC/DC模塊MPPT單元在穩(wěn)定的母線電壓之上，負(fù)責(zé)補(bǔ)償組串之前最大 功率點(diǎn)的電壓差，使得每個(gè)組串工作在最大功率點(diǎn)。因?yàn)镈C/DC模塊輸出電壓較低，如果母 線電壓過(guò)低或過(guò)高，使得母線電壓遠(yuǎn)離組串的最大功率點(diǎn)電壓，則DC/DC模塊無(wú)法將組串 電壓調(diào)整至最大功率點(diǎn)。因此，需要逆變器的MPPT模塊和DC/DC模塊的MPPT單元相互配 合，才能使得組串輸出最大功率。實(shí)際上，光伏逆變器自身的MPPT模塊速度為秒級(jí)，DC/DC 模塊的MPPT單元只需要小于100mS即可實(shí)現(xiàn)組串的最大功率跟蹤。
[0062] 本例也適用于實(shí)施例1至4中任意一個(gè)實(shí)施例。
[0063] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：DC/DC模塊、逆變器和至少兩個(gè)相 互并聯(lián)的組串，每一個(gè)組串均連接有一個(gè)DC/DC模塊；所述DC/DC模塊的一個(gè)輸入端連接至 母線正極，另一個(gè)輸入端連接至母線負(fù)極；所述DC/DC模塊的兩個(gè)輸出端分別與母線和組 串相連接或分別通過(guò)組串連接至母線；所述母線正極和母線負(fù)極分別連接至逆變器；當(dāng)母 線電壓V與任意一個(gè)組串的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓V n不一致時(shí)，該組串所對(duì)應(yīng)的DC/DC 模塊輸出補(bǔ)償電壓Λ Vn至該組串所在的工作回路，使得每一個(gè)組串均工作在其最大的功率 點(diǎn)，其中，所述補(bǔ)償電壓Λ Vn = V-Vn。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC模塊的一個(gè) 輸出端均連接至母線負(fù)極，所述DC/DC模塊的另一個(gè)輸出端分別連接至各自的組串負(fù)極， 所述組串的正極分別與母線正極相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC模塊的一個(gè) 輸出端均連接至母線正極，所述DC/DC模塊的另一個(gè)輸出端分別連接至各自的組串正極， 所述組串的負(fù)極與母線負(fù)極相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC模塊的兩個(gè) 輸出端均串接于各自的組串中，并通過(guò)各自的組串分別連接至母線正極和母線負(fù)極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/ DC模塊的數(shù)量與組串的數(shù)量相等，至少兩個(gè)DC/DC模塊之間相互并聯(lián)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC模塊包括控 制器和降壓電路，所述控制器為相關(guān)閉環(huán)控制器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述降壓電路包括電 容Cin、電容C0、二極管D、電感L和開(kāi)關(guān)管Q ;所述電容Cin與輸入端正負(fù)極連接，所述開(kāi)關(guān) 管Q -端與Cin連接，另一端和二極管D的陽(yáng)極連接；所述二極管D的陽(yáng)極分別與開(kāi)關(guān)管Q 和電感L連接，所述二極管D的陰極與電路負(fù)極連接；所述電感L 一端與二極管D的陽(yáng)極連 接，另一端與輸出端正極連接；所述電容C0與輸出端正負(fù)極連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器發(fā)送驅(qū)動(dòng) 信號(hào)至開(kāi)關(guān)管Q的G級(jí)，所述控制器連接至降壓電路的輸入端以采集輸入電壓，所述控制器 連接至降壓電路的輸出端以采集輸出電壓和輸出電流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC模塊包括 MPPT單元，所述MPPT單元包括以下步驟：首先，控制器采集組串的電壓和電流，計(jì)算出當(dāng)前 組串的輸出總功率；其次，降壓電路開(kāi)始工作，嘗試增大或減少該組串的輸出電壓；然后， 控制器再次采集該組串的電壓和電流，如果該組串的輸出功率增加，則向同方向調(diào)整其輸 出電壓；如果該組串的輸出功率下降，則向反方向調(diào)整其輸出電壓；直到找到其最大功率 點(diǎn)。
10. 根據(jù)要求9所述的高效率的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器包括MPPT模 塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的調(diào)整。
【文檔編號(hào)】H02S40/30GK104158482SQ201410370097
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】劉程宇, 溫志偉, 黃慧金, 王飛, 江紅勝 申請(qǐng)人:深圳科士達(dá)科技股份有限公司