[發(fā)明專利]一種光伏電池板組串電壓穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610129150.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105656082A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 白沖
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 西安智萃知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61221
• 代理人: 張蓓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種光伏電池板組串電壓穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

在眾多的綠色能源中，太陽(yáng)能以其分布廣泛、獲取方便而成為目前最重要的可再生能源之一。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，由于能源危機(jī)的蔓延和綠色環(huán)保概念的深入人心，太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)獲得了蓬勃的發(fā)展，在能源供給比例中占有越來(lái)越重要的位置。

我國(guó)的國(guó)情對(duì)于發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)具有很大的優(yōu)勢(shì)，由于占地面積大、南北緯度寬、日照充足，光照條件十分豐富，發(fā)展光伏發(fā)電的前景非常廣闊。

目前我國(guó)的光伏發(fā)電系統(tǒng)基本都是“串聯(lián)-并聯(lián)”式架構(gòu)，如圖1所示：即先將若干個(gè)光伏電池板（以后統(tǒng)稱電池板）串聯(lián)起來(lái)，然后再將電池板組串進(jìn)行并聯(lián)，再接入逆變器進(jìn)行DC/AC變換，最后并入公用電網(wǎng)。

由于逆變器是在一定的電壓范圍下工作，在某一電壓范圍內(nèi)，逆變器具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率。為了保證逆變器有較高的轉(zhuǎn)換效率，在實(shí)際進(jìn)行光伏電站規(guī)劃時(shí)，在每個(gè)電池板組串后接一個(gè)直流/直流變換器，維持組串端電壓為一固定值，每個(gè)電池板組串接一個(gè)直流/直流變換器，所有的直流/直流變換器最后都并聯(lián)接到逆變器上。

這種架構(gòu)方式下，每個(gè)電池板組串的電壓經(jīng)直流/直流變換器后，維持在一個(gè)固定值上。該架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，只需要控制一個(gè)直流/直流變換器，就可以將一個(gè)組串的電壓穩(wěn)定在一個(gè)固定值上。

該架構(gòu)的缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)單個(gè)電池板進(jìn)行功率優(yōu)化。在部分電池板被遮擋的情況下，受遮擋的電池板輸出電流降低，從而將整個(gè)電池板組串的電流都拉低，所有電池板都偏離最大功率點(diǎn)，輸出功率損失嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光伏電池板組串電壓穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)，以便在維持電池板組串端電壓不變的前提下，讓每個(gè)電池板工作特性一致，在不被遮擋的情況下，均以最大功率輸出。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種光伏電池板組串電壓穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)，其特征是：至少包括：第一光伏電池板、第二光伏電池板、第N光伏電池板；分別在第一光伏電池板、第二光伏電池板、第N光伏電池板的輸出端依次電連接第一直流/直流變換器、第二直流/直流變換器、第N直流/直流變換器；第一直流/直流變換器、第二直流/直流變換器、第N直流/直流變換器的正負(fù)電極采用依次串聯(lián)電連接進(jìn)行電壓輸出；由第一光伏電池板、第二光伏電池板、第N光伏電池板、第一直流/直流變換器、第二直流/直流變換器、第N直流/直流變換器構(gòu)成第一光伏電池陣列，分別由第一光伏電池陣列、第二光伏電池陣列、第N光伏電池陣列的電壓輸出端并聯(lián)與逆變器的輸入端電連接，逆變器的輸出端與電網(wǎng)電連接。

所述的第一光伏電池陣列、第二光伏電池陣列、第N光伏電池陣列具有相同的電路結(jié)構(gòu)。

所述的第一光伏電池陣列、第二光伏電池陣列、第N光伏電池陣列分別包括一控制電路、通信電路和輸出端控制電路，控制電路通過(guò)通信電路獲取自身光伏電池陣列中第一直流/直流變換器、第二直流/直流變換器、第N直流/直流變換器的電壓信號(hào)，當(dāng)自身輸出電壓低于自身光伏電池陣列中其它直流/直流變換器輸出的最小電壓值的30%時(shí)，控制電路控制輸出端控制電路短路。

所述的第一光伏電池陣列、第二光伏電池陣列、第N光伏電池陣列分別包括一控制電路、通信電路和輸出端控制電路，控制電路通過(guò)通信電路獲取自身光伏電池陣列中第一直流/直流變換器、第二直流/直流變換器、第N直流/直流變換器的電壓信號(hào)，當(dāng)自身輸出電壓低于自身光伏電池陣列中其它直流/直流變換器平均輸出的最小電壓值的70%時(shí)，控制電路控制輸出端控制電路短路。

所述的控制電路是帶有A/D輸入的單片機(jī)。

所述的輸出端控制電路至少包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)，第一個(gè)開(kāi)關(guān)串接在直流/直流變換器的正極輸出回路或負(fù)極輸出回路；第二個(gè)開(kāi)關(guān)并接在直流/直流變換器的輸出端，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)開(kāi)關(guān)處在斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，第二個(gè)開(kāi)關(guān)處在短路狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)開(kāi)關(guān)響應(yīng)后，在一個(gè)延時(shí)時(shí)間后，第二個(gè)開(kāi)關(guān)響應(yīng)。

所述的第一個(gè)開(kāi)關(guān)和第二個(gè)開(kāi)關(guān)是繼電器。

所述的第一個(gè)開(kāi)關(guān)和第二個(gè)開(kāi)關(guān)是MOS開(kāi)關(guān)管。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

由于每個(gè)電池板輸出端都連接有一個(gè)直流/直流變換器，當(dāng)部分電池板受遮擋導(dǎo)致輸出電壓下降時(shí)，其電壓下降值會(huì)實(shí)時(shí)上報(bào)給中央控制單元，中央控制單元會(huì)將該電壓下降值平均分配給組串中沒(méi)有被遮擋的其余電池板，其余電池板根據(jù)分配到的電壓調(diào)整量進(jìn)行電壓抬升，從而維持整個(gè)組串的輸出電壓固定。