[發明專利]一種光伏組件串功率優化系統及其優化方法

有效

• 申請號: 201610499841.0
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN106026903B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 蔡長虹;紀昆;蔣偉;戴永林;江啟芬
• 申請（專利權）人: 揚州華鼎電器有限公司
• 主分類號: H02S40/32
• 分類號: H02S40/32;H02M3/335
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 陳棟智

1.一種光伏組件串功率優化系統，其特征在于，包括控制系統和主電路，所述主電路由多組結構相同的優化組件組成，所述優化組件包括：

主功率模塊，提供或吸收功率，用以匹配光伏組件的最大輸出功率；

從功率模塊，根據光伏組件發出的電壓電流控制其自身的輸出電壓，以保持光伏組件發出當前最大穩態功率；

光伏組件，由多個光伏板串聯而成，形成光伏串；

主功率模塊的輸入連接在逆變器輸入母線和地之間；主功率模塊的輸出端與從功率模塊的輸入端相連；從功率模塊管理光伏組件，每個從功率模塊的輸出端連接在光伏組件的正輸出端和逆變器母線之間；

所述控制系統控制主功率模塊輸出低壓直流電壓，保持輸出功率平衡；所述控制系統控制從功率模塊根據逆變器直流母線電壓和計算出的光伏組件最大功率點電壓實時調整其輸出電壓值，保持每個光伏串處于系統約束及環境約束下的最大功率輸出點。

2.根據權利要求1所述的一種光伏組件串功率優化系統，其特征在于，所述主功率模塊為隔離型雙向直流到直流變換器，輸入為逆變器直流母線電壓，輸出為低壓直流電；其主電路包括第一功率IGBT開關管Q1、第二功率IGBT開關管Q2、第三功率IGBT開關管Q3、第四功率IGBT開關管Q4、電力變壓器T、第五功率MOS管Q5、第六功率MOS管Q6、第七功率MOS管Q7、第八功率MOS管Q8以及第一母線電容C1；第一功率IGBT開關管Q1的集電極、第三功率IGBT開關管Q3的集電極與逆變器輸入母線相連，第一功率IGBT開關管的源極與第二功率IGBT開關管Q2的集電極相連，第三功率IGBT開關管Q3的源極與第四功率IGBT開關管Q4的集電極相連，第二功率IGBT開關管Q2的源極、第四功率IGBT開關管Q4的源極接地，電力變壓器T原邊一端接第一功率IGBT管Q1與第二功率IGBT管Q2之間的電極點A，另一端接第三功率IGBT管Q3與第四功率IGBT管Q4之間的電極點B，電力變壓器T副邊的一端與電極點C相連接，另一端與電極點D相連接，電極點C位于第五功率MOS管Q5源極與第六功率MOS管Q6漏極之間，電極點D位于第七功率MOS管Q7源極與第八功率MOS管Q8漏極之間，第五功率MOS開關管Q5的漏極、第七功率MOS開關管Q7的漏極與輸出母線正極BUSP相連，第五功率MOS開關管Q5的源極與第六功率MOS開關管Q6的漏極相連，第七功率MOS開關管Q7的源極與第八功率MOS開關管Q8的漏極相連，第六功率MOS開關管Q6的源極、第八功率MOS開關管Q8的源極與輸出母線負極BUSN連接，第一母線電容C1跨接在輸出母線正極BUSP與輸出母線負極BUSN兩端。

3.根據權利要求1或2所述的一種光伏組件串功率優化系統，其特征在于，所述從功率模塊的主電路包括第一電感LM1、第九功率MOS管Q9、第二電感LM2、第三電容C3、第十功率MOS管Q10、第二電容C2；第九功率MOS管Q9的漏極接母線正極BUSP，第九功率MOS管Q9的源極與第三電容C3的一端相連接，第三電容C3的另一端與第十功率MOS管Q10的漏極相連接，第十功率MOS管Q10的源極與母線負極BUSN相連接，第一電感LM1的一端接母線正極BUSP，第一電感LM1的另一端與第十功率MOS管Q10的漏極相連接，第二電感LM2的一端與第九功率MOS管Q9的源極相連接，第二電感LM2的另一端接逆變器輸入母線，母線負極BUSN與光伏組件的輸出端相連，第二電容C2的一端接逆變器輸入母線，第二電容C2的另一端接母線負極BUSN。

4.一種光伏組件串功率優化方法，其特征在于，包括主功率模塊控制方法和從功率模塊控制方法；

所述主功率模塊控制方法為：控制前調節第一功率IGBT開關管Q1和第四功率IGBT開關管Q4同邏輯，第一功率IGBT開關管Q1和第二功率IGBT開關管Q2邏輯互補，第三功率IGBT開關管Q3和第四功率IGBT開關管Q4邏輯互補，第五功率MOS管Q5和第八功率MOS管Q8同邏輯，第五功率MOS管Q5和第六功率MOS管Q6邏輯互補，第七功率MOS管Q7和第八功率MOS管Q8邏輯互補，第一功率IGBT開關管Q1和第五功率MOS管Q5直接存在相位差phase；控制時，將主模塊輸出電壓v_BUS采樣后和設定值V^*_BUS相比，進行閉環控制，將匹配光伏串的能量抽出或送回逆變器直流母線，閉環控制過程中控制器輸出限幅在[-90°，90°]之間；

所述從功率模塊的控制方法為：控制前調節第九功率MOS管Q9與第十功率MOS管Q10邏輯互補，控制時，測量光伏串的電壓和電流，根據常規的最大功率點追蹤算法算出該光伏串應運行的穩態電壓點，再根據實時逆變器母線電壓算出插入的電壓，通過閉環控制利用電壓控制器算出第九功率MOS管Q9的占空比d，從而控制從功率模塊輸出最大功率電壓。