CN101938136A - 光伏组件直流并网控制器 - Google Patents

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Abstract

一种光伏组件直流并网控制器，其特征在于，光伏组件直流并网控制器(5)由MPPT(最大功率跟踪)电路模块(2)和可控升降压电路模块(3)组成。其作用是使光伏组件随时保持最大功率跟踪状态并使输出电压维持在一个稳定的预先设定值Vp上。本发明使光伏组件输出工作在最大高可用功率状态，并能够方便的与其它光伏组件组合成一个高效率的方阵。本发明有效的减少了光伏方阵受遮蔽的影响，并简化了并网逆变器的结构。

Description

光伏组件直流并网控制器
所属技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏组件的直流并网控制系统，属于并网型太阳能光伏发电系统技术领域。
技术背景
目前，并网型太阳能光伏发电系统主要由以下两部分组成，1、太阳能光伏组件经过串并联组成太阳能光伏方阵，光伏方阵输出电压电流随时变化的直流电。2、并网逆变器，将光伏方阵输出的直流电逆变成符合电网标准的交流电，输入电网。同时，还要对光伏组件进行最大功率跟踪等控制。
这样的系统存在以下问题，1、光伏方阵的效率下降，当某个组件被云或者是树影遮蔽时，组件的旁路二极管启动，使电流绕过被遮蔽的失效电池板部份。从而使得整个串联组的电压降低。基于选取电池板最佳操作点的原则，逆变器必须决定是应该优化受影响电池串的电压，还是应该优化其他没受影响电池组所产生的能量。在大多数的情况下，逆变器都会选择优化没有影响的电池组，并相应地降低受影响电池组所产生的能量，甚至是完全关闭受影响电池组。这样就使得光伏阵列的总体效率下降。2、逆变器结构复杂，既要进行逆变、并网控制，又要兼顾光伏方阵的管理。
发明内容
为克服以上光伏方阵的效率下降和逆变器结构复杂的问题，本发明提供一种光伏组件直流并网控制器，该控制器不仅能有效的解决光伏方阵的效率下降问题，而且还能使并网逆变器的结构简化。
本发明所采取的技术方案是：在每块光伏组件背面安装一个直流并网控制器，该直流并网控制器由两部分组成，一是MPPT(最大功率跟踪)电路模块，通过MPPT控制中心(CPU)控制PV输出电压。使光伏组件的输出电压维持在最大功率点，并始终跟踪保持。二是一个可控升降压电路模块，使输出电压维持在一个稳定的预先设定值上，使光伏组件的输出工作在最大高可用功率状态。并能够方便的与其它光伏组件组合成一个高效率的方阵。
本发明的有益效果是，既使该组件被云或者是树影遮蔽，由于输出电压保持不变，整个串联组的电压不会降低，方阵的总体效率不会受到影响。同时，也省去了并网逆变器里面的MPPT(最大功率跟踪)电路和光伏方阵管理电路。使并网逆变器的结构得到简化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的控制器原理框图。
图2是MPPT(最大功率跟踪)电路模块的工作原理图。
图3是可控升降压电路模块的工作原理图。
图4是采用本发明控制器的并网型太阳能光伏发电系统框图
图中1.光伏组件PV，2.MPPT(最大功率跟踪)电路模块，3.可控升降压电路模块，4.MOS开关管(包括图3中K1，K2，K3，K4)，5.直流并网控制器，6.直流总线，7.并网逆变器，8.市电电网，9.MPPT中心控制器，10.可控升降压模块中心输出控制器。
具体实施方式
在图1中，太阳能光伏组件(1)发出的直流电首先进入MPPT电路模块(2)，经过该电路处理后再进入可控升降压电路模块(3)，最后得到一个稳定的输出电压VP。
在图2中，MPPT电路模块(2)是可降压的DC-DC直流开关变换电路，通过MPPT中心控制器(9)寻找到输出电压的最大功率点，并始终跟踪保持。具体工作过程如下，通过MPPT中心(CPU)控制器(9)输出的S1的PWM信号中的占空比控制MOS管K1(4)开关，便可达到降低PV输出电压的目的。使太阳能光伏组件的输出从最高的开路电压，下调到最大功率输出电压，通过对输出电阻负载的功率测量，并控制输出电压的正负扰动，寻找到输出电压的最大功率点，并始终跟踪保持。
在图3中，可控升降压电路模块(3)是由DC/DC转换器将MPPT输出的宽输入电压范围的电压，经过中心输出控制器(10)进行升降压控制，以确保输出的电压达到设定的电压值Vp，当输入电压高于或低于或等于设定的输出电压Vp时，转换器将执行升压、降压、稳压等功能。实际上可控升降压电路模块(3)是一个简化的四开关降压-升压转换器。具体工作过程如下，当VIN高过设定VOUT时，系统工作于降压模式。开关K4接通而开关K3断开，开关K1和K2将像在一个典型同步降压型稳压器中那样交替接通和断开。当VIN低于VOUT时，电路工作于升压模式。在该模式中，开关K1接通而同步开关K2断开，开关K3和同步开关K4将像一个典型同步升压型稳压器那样交替接通和关断。当VIN接近VOUT时，控制器处于降压-升压模式。开关K1和K4在每个周期的大部分时间里处于导通状态。通过电感器以及开关K2-K4和K1-K3在VIN与地之间和VOUT与地之间形成简短的连接以调节输出电压。
在图4中，若干装有直流并网控制器(5)的太阳能光伏组件(1)串并联在一起购成光伏方阵，再接入一个并网逆变器中与电网相联。

Claims (3)

1.一种光伏组件直流并网控制器，其特征在于，所述的光伏组件直流并网控制器(5)由MPPT(最大功率跟踪)电路模块(2)和可控升降压电路模块(3)组成。所述MPPT(最大功率跟踪)模块(2)的输入端连接太阳能光伏组件(1)的输出端，MPPT(最大功率跟踪)模块(2)的输出端连接所述可控升降压电路模块(3)的输入端，可控升降压电路模块(3)的输出端通过直流总线(6)与并网逆变器(7)的输入端连接，并网逆变器(7)的输出端与市电电网(8)连接。
2.根据权利要求1所述的光伏组件直流并网控制器，其特征在于，所述的MPPT(最大功率跟踪)电路模块(2)由MOS开关管(4)，MPPT中心控制器(9)和滤波电路组成。
3.根据权利要求1所述的光伏组件直流并网控制器，其特征在于，所述的可控升降压电路模块(3)是由中心控制器(10)，MOS开关管K1K2K3K4组成。
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