[發(fā)明專利]一種光伏組件局部MPPT實(shí)現(xiàn)方法

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• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111431384A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡慧;祝海榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02S40/30;H02M1/32;G05F1/67
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本發(fā)明公開了一種光伏組件局部MPPT實(shí)現(xiàn)方法。其特征在于應(yīng)用基于諧振SCC的功率處理電路解決光伏串由于遮擋、陰影等原因造成的功率失衡的問題，并通過處理其中產(chǎn)生的一小部分的功率來最大限度的提高功率轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)MPPT，減少損耗。實(shí)現(xiàn)所提出的一種基于諧振SCC實(shí)現(xiàn)光伏組件局部MPPT的電路包括控制器、電流、電壓采樣電路，光伏組件GV1、GV2，電容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，電感L，電阻R1，二極管D1、D2、D3、D4。本發(fā)明使兩個(gè)光伏組件共用一個(gè)諧振SCC電路，在光伏組件功率失配情況下，提高系統(tǒng)功率輸出，實(shí)現(xiàn)功率動(dòng)態(tài)平衡，更主要的是利用SCC模塊的電壓調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)每塊光伏元件的精確MPPT。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于諧振SCC的光伏組件局部MPPT實(shí)現(xiàn)。

背景技術(shù)：

近年來，太陽能光伏(PV)能源作為傳統(tǒng)碳生產(chǎn)能源的一種可行的替代品而獲得了越來越多的重視。為了繼續(xù)推動(dòng)光伏能源與煤炭等其他資源的成本平價(jià)，在包括電力電子技術(shù)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域內(nèi)需要不斷的創(chuàng)新。新的電源管理架構(gòu)可以影響太陽能發(fā)電的可行性，增加能源捕獲，提高轉(zhuǎn)化效率，降低生產(chǎn)成本。

傳統(tǒng)的光伏電源架構(gòu)是基于中央逆變器來管理一個(gè)串聯(lián)的電池板，中央逆變器實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法，該算法優(yōu)化了來自太陽能電池陣列的功率流。串接光伏(PV)串的局部遮光或強(qiáng)度降低會(huì)嚴(yán)重影響其輸出功率。同時(shí)，僅僅依靠中央逆變器實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)會(huì)產(chǎn)生較大的能量轉(zhuǎn)換損耗，降低轉(zhuǎn)換效率。

針對此類問題，已經(jīng)提出的模塊化架構(gòu)，例如具有中央逆變器的級聯(lián) DC-DC轉(zhuǎn)換器，微逆變器及其相關(guān)子模塊變體，以通過分布式控制實(shí)現(xiàn)局部 MPPT。這種方法的主要缺點(diǎn)包括DC-DC轉(zhuǎn)換器或微逆變器的額外成本，以及由于DC-DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率損失(在此稱為插入損耗)而導(dǎo)致峰值功率降低。也有通過保持各元素的串聯(lián)完整性，使用并行電路處理不匹配的電流的方法，但是缺乏MPPT能力。本發(fā)明提出了一種光伏組件局部MPPT實(shí)現(xiàn)方法，所提出的諧振SCC能夠在光伏陣列出現(xiàn)失配情況下優(yōu)化系統(tǒng)的能量捕獲,實(shí)現(xiàn)光伏串功率動(dòng)態(tài)平衡，采用諧振SCC，亦可減少開關(guān)管導(dǎo)通關(guān)斷的電壓尖峰，減少開關(guān)損耗，提高整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率。主要的，該拓?fù)湓诠夥M件的級別上處理所需的功率，并利用SCC電路的電壓調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)每塊PV元件的精確MPPT,從而最小化轉(zhuǎn)換損耗，提高可靠性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種光伏組件局部MPPT實(shí)現(xiàn)方法，能夠在光伏串由于陰影、遮蔽等導(dǎo)致功率失配的情況下，實(shí)現(xiàn)功率的動(dòng)態(tài)平衡，提高系統(tǒng)的輸出功率。同時(shí)通過處理局部所需的功率實(shí)現(xiàn)本地MPPT,減少損耗，提高能量轉(zhuǎn)化的效率和可靠性。該方法結(jié)構(gòu)簡單，體積小，且工作范圍大。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種光伏組件局部MPPT實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：包括：控制器，驅(qū)動(dòng)電路1、驅(qū)動(dòng)電路2、驅(qū)動(dòng)電路3、驅(qū)動(dòng)電路4、光伏組件GV1、GV2,諧振SCC電路三個(gè)部分。所述的諧振SCC電路包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，開關(guān)管Q1、 Q2、Q3、Q4，二級管D1、D2、D3、D4，電感L,電阻R1。光伏組件GV1和GV2串聯(lián)在一起。所述的電容C1、C2串聯(lián)著與光伏組件串的正負(fù)端相連。所述的開關(guān)管Q1的D極與GV2的正極和電容C1一端，所述開關(guān)管Q2的D極與開關(guān)管Q1 的S極相連，S極與開關(guān)管Q3的D極相連，開關(guān)管Q3的S極與開關(guān)管Q4的D 極相連，開關(guān)管Q4的S極與光伏組件GV1的負(fù)端和C2的一端相連。驅(qū)動(dòng)電路分別控制開關(guān)管Q1,Q2,Q3,Q4的導(dǎo)通與關(guān)斷。電容C4和D1并聯(lián)，C5和D2并聯(lián)， C6和D3并聯(lián)，C7和D4并聯(lián)，D1的負(fù)端與Q1的D極相連，正端與Q1的S極相連，D2的負(fù)端與Q2的D極相連，正端與Q2的S極相連，D3的負(fù)端與Q3的D 極相連，正端與Q3的S極相連，D4的負(fù)端與Q4的D極相連，正端與Q4的S極相連。電流、電壓采樣電路分別與光伏組件相連，采樣結(jié)果送至控制器，執(zhí)行本地MPPT。