[發明專利]光伏組件直流并網控制器

無效

• 申請號: 200910094675.6
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101938136A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 陳力;陳松;向峰
• 申請（專利權）人: 昆明普羅米能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種太陽能光伏組件的直流并網控制系統，屬于并網型太陽能光伏發電系統技術領域。

技術背景

目前，并網型太陽能光伏發電系統主要由以下兩部分組成，1、太陽能光伏組件經過串并聯組成太陽能光伏方陣，光伏方陣輸出電壓電流隨時變化的直流電。2、并網逆變器，將光伏方陣輸出的直流電逆變成符合電網標準的交流電，輸入電網。同時，還要對光伏組件進行最大功率跟蹤等控制。

這樣的系統存在以下問題，1、光伏方陣的效率下降，當某個組件被云或者是樹影遮蔽時，組件的旁路二極管啟動，使電流繞過被遮蔽的失效電池板部份。從而使得整個串聯組的電壓降低。基于選取電池板最佳操作點的原則，逆變器必須決定是應該優化受影響電池串的電壓，還是應該優化其他沒受影響電池組所產生的能量。在大多數的情況下，逆變器都會選擇優化沒有影響的電池組，并相應地降低受影響電池組所產生的能量，甚至是完全關閉受影響電池組。這樣就使得光伏陣列的總體效率下降。2、逆變器結構復雜，既要進行逆變、并網控制，又要兼顧光伏方陣的管理。

發明內容

為克服以上光伏方陣的效率下降和逆變器結構復雜的問題，本發明提供一種光伏組件直流并網控制器，該控制器不僅能有效的解決光伏方陣的效率下降問題，而且還能使并網逆變器的結構簡化。

本發明所采取的技術方案是：在每塊光伏組件背面安裝一個直流并網控制器，該直流并網控制器由兩部分組成，一是MPPT(最大功率跟蹤)電路模塊，通過MPPT控制中心(CPU)控制PV輸出電壓。使光伏組件的輸出電壓維持在最大功率點，并始終跟蹤保持。二是一個可控升降壓電路模塊，使輸出電壓維持在一個穩定的預先設定值上，使光伏組件的輸出工作在最大高可用功率狀態。并能夠方便的與其它光伏組件組合成一個高效率的方陣。

本發明的有益效果是，既使該組件被云或者是樹影遮蔽，由于輸出電壓保持不變，整個串聯組的電壓不會降低，方陣的總體效率不會受到影響。同時，也省去了并網逆變器里面的MPPT(最大功率跟蹤)電路和光伏方陣管理電路。使并網逆變器的結構得到簡化。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的控制器原理框圖。

圖2是MPPT(最大功率跟蹤)電路模塊的工作原理圖。

圖3是可控升降壓電路模塊的工作原理圖。

圖4是采用本發明控制器的并網型太陽能光伏發電系統框圖

圖中1.光伏組件PV，2.MPPT(最大功率跟蹤)電路模塊，3.可控升降壓電路模塊，4.MOS開關管(包括圖3中K1，K2，K3，K4)，5.直流并網控制器，6.直流總線，7.并網逆變器，8.市電電網，9.MPPT中心控制器，10.可控升降壓模塊中心輸出控制器。

具體實施方式

在圖1中，太陽能光伏組件(1)發出的直流電首先進入MPPT電路模塊(2)，經過該電路處理后再進入可控升降壓電路模塊(3)，最后得到一個穩定的輸出電壓V_P。

在圖2中，MPPT電路模塊(2)是可降壓的DC-DC直流開關變換電路，通過MPPT中心控制器(9)尋找到輸出電壓的最大功率點，并始終跟蹤保持。具體工作過程如下，通過MPPT中心(CPU)控制器(9)輸出的S1的PWM信號中的占空比控制MOS管K1(4)開關，便可達到降低PV輸出電壓的目的。使太陽能光伏組件的輸出從最高的開路電壓，下調到最大功率輸出電壓，通過對輸出電阻負載的功率測量，并控制輸出電壓的正負擾動，尋找到輸出電壓的最大功率點，并始終跟蹤保持。

在圖3中，可控升降壓電路模塊(3)是由DC/DC轉換器將MPPT輸出的寬輸入電壓范圍的電壓，經過中心輸出控制器(10)進行升降壓控制，以確保輸出的電壓達到設定的電壓值Vp，當輸入電壓高于或低于或等于設定的輸出電壓Vp時，轉換器將執行升壓、降壓、穩壓等功能。實際上可控升降壓電路模塊(3)是一個簡化的四開關降壓-升壓轉換器。具體工作過程如下，當VIN高過設定VOUT時，系統工作于降壓模式。開關K4接通而開關K3斷開，開關K1和K2將像在一個典型同步降壓型穩壓器中那樣交替接通和斷開。當VIN低于VOUT時，電路工作于升壓模式。在該模式中，開關K1接通而同步開關K2斷開，開關K3和同步開關K4將像一個典型同步升壓型穩壓器那樣交替接通和關斷。當VIN接近VOUT時，控制器處于降壓-升壓模式。開關K1和K4在每個周期的大部分時間里處于導通狀態。通過電感器以及開關K2-K4和K1-K3在VIN與地之間和VOUT與地之間形成簡短的連接以調節輸出電壓。

在圖4中，若干裝有直流并網控制器(5)的太陽能光伏組件(1)串并聯在一起購成光伏方陣，再接入一個并網逆變器中與電網相聯。