[實(shí)用新型]光伏發(fā)電逆變器的多輸入最大功率追蹤控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320307390.8
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN203324878U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉邦;羅曉曙
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;H02M3/155
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及MPPT（最大功率追蹤）技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏發(fā)電逆變器的多輸入最大功率追蹤控制裝置。

背景技術(shù)

MPPT控制器能夠?qū)崟r(shí)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)以最大功率輸出對蓄電池充電。應(yīng)用于太陽能光伏系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池、負(fù)載的工作，是光伏系統(tǒng)的大腦。目前，傳統(tǒng)的功率追蹤技術(shù)大多采用的是對光伏系統(tǒng)的整個(gè)光伏陣列用一個(gè)MPPT控制器進(jìn)行功率追蹤，雖然能一定程度上提高整個(gè)光伏陣列的輸出功率，但是在大型的光伏陣列中，每個(gè)電池組所處環(huán)境的溫度以及受光照程度或多或少有所差異，對整體進(jìn)行功率追蹤達(dá)不到最佳的效果。如果給每個(gè)光伏電池組都進(jìn)行功率追蹤，需每個(gè)電池組接上MPPT控制器，增加了光伏系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光伏發(fā)電逆變器的多輸入最大功率追蹤控制裝置，其能對光伏陣列的每個(gè)光伏電池組都能夠進(jìn)行功率追蹤，從而對光伏陣列的輸出功率追蹤達(dá)到最佳的效果。

為解決上述問題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的光伏發(fā)電逆變器的多輸入最大功率追蹤控制裝置，主要由n路DC/DC模塊、2n路信號采樣電路模塊、2n路A/D模塊、FPGA主控模塊以及n路場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路模塊組成；其中n的取值與光伏陣列中光伏電池組的個(gè)數(shù)相同；每個(gè)光伏電池組的電壓信號輸出端和電流信號輸出端送入同一路DC/DC模塊的2個(gè)輸入端，每個(gè)光伏電池組的電壓信號輸出端和電流信號輸出端各送入一路信號采樣電路模塊的輸入端，每路信號采樣電路模塊的輸出端連接一路A/D模塊的輸入端，所有A/D模塊的輸出端連接至FPGA主控模塊的2n個(gè)輸入端上，F(xiàn)PGA主控模塊的n個(gè)輸出端各連接一路場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸入端，每路場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸出端連接一路DC/DC模塊的控制端，所有DC/DC模塊的輸出端正極合為一路形成本多輸入最大功率追蹤控制裝置的輸出端正極，所有DC/DC模塊的輸出端負(fù)極合為一路形成本多輸入最大功率追蹤控制裝置的輸出端負(fù)極。

上述方案中，每個(gè)光伏電池組各由多塊太陽能電池板串聯(lián)而成。

上述方案中，每路DC/DC模塊各由BOOST升壓電路、2個(gè)分壓電阻及1個(gè)測試電阻組成，其中由兩個(gè)分壓電阻串聯(lián)后與BOOST電路的輸入端并聯(lián)，用于測試電池組的輸出電壓。測試電阻串聯(lián)在BOOST電路的輸入端正極，用于測試電池組輸出電流。BOOST升壓電路的輸入端分別連接光伏電池組的電壓信號輸出端和電流信號輸出端，BOOST升壓電路的輸出端正極形成本多輸入最大功率追蹤控制裝置的輸出端正極，BOOST升壓電路的輸出端負(fù)極形成本多輸入最大功率追蹤控制裝置的輸出端負(fù)極。

上述方案中，每路信號采樣電路模塊各由差分輸入電路、線性隔離電路和二階有源低通濾波電路組成，差分輸入電路的輸入端與DC/DC模塊輸入端連接，差分電路的輸出端接線性隔離電路的輸入端，線性隔離電路的輸出端送入二階有源低通濾波電路的輸入端，二階有源低通濾波電路的輸出端送入相應(yīng)的A/D模塊。

上述方案中，每路A/D模塊各由一ADS7812PB模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成。

上述方案中，F(xiàn)PGA主控模塊由FPGA主控芯片，以及連接在FPGA主控芯片上的晶振電路和復(fù)位電路組成。

上述方案中，每路場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路模塊各由電氣隔離電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，電氣隔離電路的輸入端與FPGA芯片的輸出端相連，電氣隔離電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與DC/DC模塊的控制端相連。

上述方案中，n的取值根據(jù)實(shí)際電站所需發(fā)電功率以及FPGA芯片內(nèi)部資源進(jìn)行取值。經(jīng)過設(shè)計(jì)驗(yàn)證，一組光伏電池MPPT模塊需1200-1300個(gè)邏輯單元，故本實(shí)用新型n取值為1-6之間。可以根據(jù)需要選用不同的FPGA芯片，從而擴(kuò)展n。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用FPGA芯片作為主控芯片設(shè)計(jì)的多輸入最大功率追蹤控制裝置，充分利用可編程邏輯器件高速并行處理能力，在芯片內(nèi)部構(gòu)建多個(gè)MPPT模塊，每個(gè)模塊的輸入對應(yīng)2路信號采樣模塊和2路A/D模塊，每個(gè)模塊的輸出對應(yīng)1路場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)模塊，且每個(gè)模塊都能快速獨(dú)立運(yùn)行，從而達(dá)到對多組光伏電池的最大功率跟蹤目的，相對于傳統(tǒng)的MPPT,提高了整個(gè)光伏陣列最大功率追蹤的效果，節(jié)約了成本。適用于MPPT控制領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型FPGA芯片內(nèi)部一組電池硬件控制模塊圖。

圖3是本實(shí)用新型一路PWM驅(qū)動(dòng)波提取框圖。

具體實(shí)施方式