[發(fā)明專利]能量回饋式高頻隔離型電力電子變換電路及光伏發(fā)電系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110433563.6
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102570875A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫向東;張琦;任碧瑩;鐘彥儒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02N6/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 張瑞琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能量回饋式高頻隔離型電力電子變換電路，還涉及一種基于該能量回饋式高頻隔離型電力電子變換電路的高頻隔離型光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分為集中式、單支路式、多支路式、直流模塊和交流模塊(也稱微型逆變器)等多種形式。對于大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，考慮硬件成本的因素，集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)占有非常大的優(yōu)勢。但是，由于光伏陣列是由光伏面板(或稱光伏組件)直接進(jìn)行串并聯(lián)連接組成，灰塵、落葉、云朵、積雪、樹影、高大建筑物等遮擋陽光引起的部分陰影問題，或者串聯(lián)連接的光伏面板由于不同朝向、角度以及不同參數(shù)等原因引起的與部分陰影問題同樣的失配問題，以上問題統(tǒng)稱為部分陰影問題。它們的存在都會導(dǎo)致光伏陣列的整體輸出功率下降，同時受部分陰影影響的光伏面板也會出現(xiàn)熱斑效應(yīng)，從而導(dǎo)致光伏面板可能出現(xiàn)故障，勢必影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全。因此，為防止光伏面板的熱斑效應(yīng)或斷路等故障，通常在光伏面板兩端并聯(lián)旁路二極管。當(dāng)旁路二極管導(dǎo)通時，光伏面板兩端電壓等于二極管壓降。若導(dǎo)通的旁路二極管數(shù)量較多時，勢必導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)無法向電網(wǎng)或負(fù)載供電。因此，如何克服光伏發(fā)電系統(tǒng)部分陰影和斷路等故障問題是近些年來研究的熱點(diǎn)。

文獻(xiàn)[1]重點(diǎn)分析了以單端反激變換器為例的直流模塊結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)僅僅根據(jù)最大功率點(diǎn)工作原理控制光伏面板能量單方向傳遞給負(fù)載。文獻(xiàn)[2]分析的是由斬波電路和逆變電路組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)光伏面板電壓低時斬波電路工作，從而傳遞能量給負(fù)載，反之，斬波電路不工作，由光伏面板直接向負(fù)載供電。該電路既不是隔離電路，也不是能量回饋電路。文獻(xiàn)[3]研究了一種單端反激變換電路，此電路將光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流母線能量回饋到光伏面板。此電路僅僅用于一塊光伏面板的陰影抑制，沒有涉及多塊光伏面板并聯(lián)時抑制陰影的措施。文獻(xiàn)[4]重點(diǎn)分析了并聯(lián)型直流模塊工作原理，比較分析了串聯(lián)直流模塊和旁路直流模塊的工作原理。并聯(lián)型和串聯(lián)直流模塊都是以獨(dú)立的電力電子電路與光伏面板級聯(lián)形式來完成光伏面板的陰影抑制功能。旁路直流模塊是用斬波電路實(shí)現(xiàn)的，其工作原理是將未受陰影影響的光伏面板能量通過電路轉(zhuǎn)移到受陰影影響的光伏面板電路，而且電路是非隔離的。文獻(xiàn)[5]研究了基于直流模塊電路的光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將光伏模塊發(fā)生的能量單方向傳輸給負(fù)載。文獻(xiàn)[6]研究了基于光伏面板P-V特性校正方法與裝置，是利用三個電容和兩個MOSFET功率管的多飛渡電容法來實(shí)現(xiàn)。采用的是非隔離型電路，這兩個文獻(xiàn)都是將未受陰影影響的光伏面板多余能量通過飛渡電容轉(zhuǎn)移到受陰影影響的光伏面板電路。文獻(xiàn)[7]研究了由兩個MOSFET功率管、一個電感和兩個電容組成的校正電路，通過將未受陰影影響的光伏面板的多余能量傳遞到電感和電容中，從而達(dá)到向受陰影影響的光伏面板轉(zhuǎn)移能量的目的。文獻(xiàn)[8]研究了蟻群并聯(lián)光伏發(fā)電系統(tǒng)，每塊光伏面板通過電容器的充放電和一個開關(guān)不停地周期動作將能量單方向傳遞給負(fù)載。文獻(xiàn)[9]研究了交流模塊電路，它的基本思想是把光伏面板的能量通過電力電子電路的最大功率的形式單方向傳遞到交流電網(wǎng)。文獻(xiàn)[10]是研究基于模糊控制的自適應(yīng)光伏陣列變結(jié)構(gòu)方法，它是根據(jù)部分陰影現(xiàn)象，利用開關(guān)矩陣改變光伏子模塊的連接方式，從而快速降低光伏系統(tǒng)輸出功率損失。文獻(xiàn)[11]研究了具有級聯(lián)和旁路功能的DC-DC模塊集成電路，采用所有級聯(lián)和旁路功能的DC-DC模塊集成電路占空比之和等于1的策略來進(jìn)行控制，此電路是非隔離型電路。

文獻(xiàn)[1]張琦，孫向東，鐘彥儒，基于串聯(lián)型DC?module的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究，西安理工大學(xué)學(xué)報，2009，25(4)：410-414.

文獻(xiàn)[2]孫向東，鐘彥儒，任碧瑩，一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，中國專利，CN200810232114.3，2009-04-15.

文獻(xiàn)[3]張琦，孫向東，鐘彥儒，松井幹彥，一種新穎的用于解決光伏發(fā)電系統(tǒng)部分陰影問題的電路拓?fù)洌诹鶎肐EEE國際電力電子與運(yùn)動控制會議，2009，1-4：1169-1174.(Zhang?Qi，Sun?X.D.，Zhong?Y.R.，Matsui?M.，A?Novel?Topology?for?Solving?the?Partial?Shading?Problem?in?Photovoltaic?Power?Generation?System，2009IEEE?6th?international?power?electronics?and?motion?control?conference.2009，1-4：1169-1174.)