CN102769285A - Pv模块并联阵列及其实现电压自动跟踪的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PV模块并联阵列及其实现电压自动跟踪的方法，PV模块并联阵列由多个并联支路并联而成，每个并联支路包括一个或多个PV模块，每个并联支路串联一个电压调节器构成并联组合体，电压调节器对各个并联支路的输出电压进行自动跟踪，并控制各并联支路的输出电压相同。效率高、输出功率大，并能实现了各并联组合体输出电压的动态平衡。

Description

PV模块并联阵列及其实现电压自动跟踪的方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池/模块技术，尤其涉及一种PV模块并联阵列及其实现电压自动跟踪的方法。

背景技术

因为单体PV模块的输出电压为30～50V，输出功率为200～300W，所以除微型光伏系统外，其余实际应用系统需要将若干个PV模块（太阳能电池/模块）串联起来组成PV串联电路以提高输出电压满足并网逆变器输入电压的需求；然后将若干个PV串联电路（以下称并联支路）通过阻流二极管并联连接形成并联阵列以满足并网逆变器输出功率的要求。

然而，因PV模块的v-i特性具有非线性-时变特性，导致了各并联支路具有非线性-时变的v-i特性，欲使各个并联支路具有全天候的、相同的输出特性曲线是不现实的。尤其当出现部分遮蔽现象后，并联阵列的输出功率将大幅度下降。因此，直接并联结构虽然因其结构简单而得到广泛的应用，然而，因阻流二极管组成的“逻辑线或电路”使得阵列的输出电压存在着“峰值箝位效应”。峰值保持效应将导致输出电压较低的支路损失其大部分输出功率或全部功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种效率高、输出功率大的PV模块并联阵列及其实现电压自动跟踪的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的PV模块并联阵列，由多个并联支路并联而成，每个并联支路包括一个或多个PV模块，每个并联支路串联一个电压调节器构成并联组合体，所述电压调节器对各个并联支路的输出电压进行自动跟踪，并控制各并联支路的输出电压相同。

本发明的上述的PV模块并联阵列实现电压自动跟踪的方法，所述电压调节器采用最高输出电压自动跟踪控制策略或均值电压自动跟踪控制策略实现电压自动跟踪；

所述最高输出电压自动跟踪策略以最高输出电压的并联支路作为标准支路，并令其输出电压等于直流母线电压，其余并联支路通过控制电压调节器的输出电压实现每个并联组合体的输出电压自动跟踪母线电压；

所述均值电压自动跟踪控制策略以多个并联支路的输出电压的平均值作为跟踪目标，各并联支路通过控制电压调节器的输出电压实现每个并联组合体的输出电压自动跟踪该平均值。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的PV模块并联阵列及其实现电压自动跟踪的方法，由于每个并联支路串联一个电压调节器构成并联组合体，电压调节器对各个并联支路的输出电压进行自动跟踪，并控制各并联支路的输出电压相同。效率高、输出功率大，并能实现了各并联组合体输出电压的动态平衡。

附图说明

图1为本发明实施例提供PV模块并联阵列的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明PV模块并联阵列，其较佳的具体实施方式如图1所示：

由多个并联支路并联而成，每个并联支路包括一个或多个PV模块，每个并联支路串联一个电压调节器构成并联组合体，所述电压调节器对各个并联支路的输出电压进行自动跟踪，并控制各并联支路的输出电压相同。

每个所述PV模块均并联有旁路二极管。

本发明的上述的PV模块并联阵列实现电压自动跟踪的方法，其较佳的具体实施方式是：

所述电压调节器采用最高输出电压自动跟踪控制策略或均值电压自动跟踪控制策略实现电压自动跟踪；

所述最高输出电压自动跟踪策略以最高输出电压的并联支路作为标准支路，并令其输出电压等于直流母线电压，其余并联支路通过控制电压调节器的输出电压实现每个并联组合体的输出电压自动跟踪母线电压；

所述均值电压自动跟踪控制策略以多个并联支路的输出电压的平均值作为跟踪目标，各并联支路通过控制电压调节器的输出电压实现每个并联组合体的输出电压自动跟踪该平均值。

本发明中，每个并联支路串联一个电压调节器（简写为VRM）构成新的并联组合体，可以实现并联支路输出电压自动跟踪，VRM的功能是利用等功率变换原理，对并联支路的v-i特性的纵、横轴坐标同时进行尺度变换，控制各并联支路的输出电流和输出电压，达到各并联支路具有相同的输出电压之目的，即输出电压的自动跟踪。

为了实现各并联组合体输出电压的动态平衡，本发明的具体实施例中提出了两种自动跟踪控制策略，最高输出电压自动跟踪控制策略与均值电压自动跟踪控制策略：

最高输出电压自动跟踪策略的主要思想是，通过二极管组成的线或逻辑电路，自动设定具有最高输出电压的并联支路作为标准支路，并令其输出电压等于直流母线电压Vo，其余并联支路通过控制VRM的输出电压实现组合体的输出电压自动跟踪母线电压的功能。最高输出电压自动跟踪策略是一种双电压环的控制方法，即直接电压控制环和总输出电压自动跟踪控制环。直接电压控制环确保并联组合体的直接输出电压等于直流母线电压。其反馈电压为电压调节器的输出电压，直接连接在其输出电容的两端，确保在并联组合体直接输出端的电压等于直流母线电压。在理想条件，并不需要总输出电压自动跟踪控制环。然而，每个并联支路输出电压总是存在着容差以及温度漂移；另外，由于PV并联阵列的体积较大，支路间也相距甚远，连接电缆的长度差异甚大，导致了各并联支路的实际输出能力存在着差异。增加总输出电压自动跟踪控制环，以并联阵列的总输出端为反馈信号的采样点，以组合体在阵列总输出点的输出电压为反馈信号，消除并联组合体输出电压的容差、温漂以及输出导线引起的误差。

均值电压自动跟踪控制策略与最高输出电压自动跟踪控制策略十分类似，区别在于前者采用最高输出电压作为跟踪目标，后者以并联支路输出电压的平均值作为跟踪目标。

本发明的主要优点如下：

①高效性：因为PV模块的开路电压与光照度近似成自然对数关系，输出电压相对于光照度的灵敏度不高，所以各并联支路的输出电压的偏差值很小。故，需要VRM所处理的功率很小，但对输出功率的影响甚大。所以这种结构即使在部分遮蔽工况也有很高的效率。②并联阵列的总功率等于各模块最大功率之和：如果每个并联支路均工作在各自的MP点，同时假定VRM为无损系统且满足等功率变换原理，则并联阵列的总输出功率等于各原并联支路的最大功率之和。③实现了各并联组合体输出电压的动态平衡。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种PV模块并联阵列，由多个并联支路并联而成，每个并联支路包括一个或多个PV模块，其特征在于，每个并联支路串联一个电压调节器构成并联组合体，所述电压调节器对各个并联支路的输出电压进行自动跟踪，并控制各并联支路的输出电压相同。

2.根据权利要求1所述的PV模块并联阵列，其特征在于，每个所述PV模块均并联有旁路二极管。

3.一种权利要求1或2所述的PV模块并联阵列实现电压自动跟踪的方法，其特征在于，所述电压调节器采用最高输出电压自动跟踪控制策略或均值电压自动跟踪控制策略实现电压自动跟踪；

所述最高输出电压自动跟踪策略以最高输出电压的并联支路作为标准支路，并令其输出电压等于直流母线电压，其余并联支路通过控制电压调节器的输出电压实现每个并联组合体的输出电压自动跟踪母线电压；

所述均值电压自动跟踪控制策略以多个并联支路的输出电压的平均值作为跟踪目标，各并联支路通过控制电压调节器的输出电压实现每个并联组合体的输出电压自动跟踪该平均值。

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