CN103001544A - 一种光伏发电的系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电的系统及其控制方法，属于光伏发电领域。所述系统包括：N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、N个正boost升压模块、N个负boost升压模块、功率控制模块、逆变器、（N-1）个第一开关管、（N-1）个第一二极管、（N-1）个第二开关管和（N-1）个第二二极管。本发明通过上述技术方案能实现光伏阵列在最大功率点输出电压，在向逆变器输出电压的一组光伏阵列的功率较小时，不向逆变器输出电压的光伏阵列能向逆变器输入电压，从而提高光伏阵列的发电效率，进行提高系统的发电量。

Description

一种光伏发电的系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种光伏发电的系统及其控制方法。

背景技术

能源是人类社会存在和发展的物质基础。目前能量紧缺、环境恶化的日趋严重是关于人类生存及发展的全球性问题。可再生能源属于可循环使用的清洁能源，由于其资源十分丰富，且不受地域限制，可就地利用，具有巨大的发展潜力和应用前景，是未来能源系统的希望。

太阳能是一种巨量的可再生能源，以分布广泛，不会污染环境，清洁干净等方面的优点日益得到关注，逐渐由补充能源向替代能源发展。

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池组件、正boost升压模块、负boost升压模块、MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪）控制器和逆变器五大部分组成。图1所述为正boost模块，图2所述为负boost模块，由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件，为了提高光伏发电系统的发电量，需要使光伏电池组件得到最大效率的使用。

现有技术中提供了一种光伏发电的系统：将由若干个光伏电池组件构成的光伏阵列串联后形成的光伏阵列的一端与正boost模块连接，另一端负boost模块连接，然后通过一路MPPT控制模块来调节正负boost模块中的开关管的占空比以调节光伏阵列的输出电压，从而寻找最大功率点输出电压，实现提高光伏系统的发电量。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：

由于现有的一种光伏发电的系统对光伏阵列只采用一路MPPT，当光伏阵列中的某个光伏电池组件输出功率降低很多时,由于整个光伏阵列的输出功率由光伏阵列中性能最差的那个光伏组件决定,因此会影响光伏阵列的发电效率，进而影响整个系统的发电量。

发明内容

为了提高光伏阵列的发电效率，进而提高整个系统的发电量，本发明实施例提供了一种光伏发电的系统和基于光伏发电的系统的控制方法。所述技术方案如下：

一种光伏发电的系统，所述系统包括：N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、N个正boost升压模块、N个负boost升压模块、功率控制模块、逆变器、（N-1）个第一开关管、（N-1）个第一二极管、（N-1）个第二开关管和（N-1）个第二二极管；

所述N组光伏阵列用于分别向所述N个正boost模块、所述N个负boost模块和所述N个MPPT控制模块输出电压，所述N组光伏阵列中的一组光伏阵列还用于向所述逆变器输出电压；

所述N个MPPT控制模块用于根据所述N组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块根据与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，将所述最大功率点控制信号分别发送到所述N个正boost模块和所述N个负boost模块，将所述功率变化信号发送到所述功率控制模块；

所述N个正boost模块和所述N个负boost模块用于根据所述最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到所述逆变器；

所述功率控制模块用于根据所述功率变化信号分别对所述（N-1）个第一开关管和所述（N-1）个第二开关管进行控制；

所述逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

所述（N-1）个第一开关管的漏极分别与跟不向所述逆变器输出电压的（N-1）组光伏阵列连接的正boost模块中的二极管的正极连接，所述（N-1）个第一开关管的源极分别与所述（N-1）个第一二极管的正极连接，所述（N-1）个第一二极管的负极分别与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列的一端连接；

所述（N-1）个第二开关管的漏极分别与跟不向所述逆变器输出电压的（N-1）组光伏阵列连接的负boost模块中的二极管的负极连接，所述（N-1）个第二开关管的源极分别与所述（N-1）个第二二极管的正极连接，所述（N-1）个第二二极管的负极分别与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列的另一端连接；

其中，所述N组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

优选地，所述系统还包括：N个输出分压电容模块；N个输出分压电容模块中任一输出分压电容模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与一组光伏阵列的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的一端分别与地线连接。

优选地，所述开关管为绝缘栅场效应管。

一种控制上述所述的光伏发电系统的方法，所述方法包括：

MPPT控制模块根据与所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压，产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号；

所述MPPT控制模块根据所述最大功率点控制信号使，与和所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列连接的正boost模块和负boost模块工作在最大功率点状态，在所述最大功率点状态下，所述一组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压；

功率控制模块接收所述MPPT控制模块发送的功率变化信号，根据所述功率变化信号控制与P组光伏阵列相连接的P个第二开关管和P个第一开关管开通、控制与向所述逆变器输出电压的光伏阵列连接的正boost模块中的开关管和负boost模块中的开关管关断；

其中，P为正整数，P小于等于N-1。

一种光伏发电的系统，所述系统包括：N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、（N-1）个正boost升压模块、1个双向正boost升压模块、（N-1）个负boost升压模块、1个双向负boost升压模块、功率控制模块和逆变器；

所述N组光伏阵列用于分别向所述（N-1）个正boost模块、所述1个双向正boost模块、所述（N-1）个负boost模块、所述1个双向负boost模块和所述N个MPPT控制模块输出电压，所述N组光伏阵列中的一组光伏阵列还用于向所述逆变器输出电压；

所述N个MPPT控制模块用于根据所述N组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号，将所述控制信号分别发送到所述（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块、（N-1）个负boost模块和1个双向负boost模块；

所述（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块、（N-1）个负boost模块和1个双向负boost模块用于根据所述最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到所述逆变器；

所述功率控制模块用于根据所述功率变化信号对所述双向正boost模块中的第三开关管和第四开关管进行控制、双向负boost模块中的第五开关管和第六开关管进行控制；

所述逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

其中，所述双向正boost模块，包括：第一电感、第三开关管、第四开关管、第三二极管、第四二极管和第三电容；

所述第一电感的一端作为所述双向正boost模块的输入端，所述第一电感的另一端分别与所述第三开关管的发射极和所述第三二极管的正极连接，所述第一电感的另一端还分别与第四开关管的集电极和所述第四二极管的负极连接；所述第三开关管的集电极与所述第三二极管的负极连接，并与所述第三电容的一端连接，所述第四开关管的发射极与所述第四二极管的正极连接，并与所述第三电容的另一端连接，所述第三电容的一端作为所述双向正boost模块的输出端，所述第三电容的另一端与地线连接；

其中，所述双向负正boost模块，包括：第二电感、第五开关管、第六开关管、第五二极管、第六二极管和第四电容；

所述第二电感的一端作为所述双向负boost模块的输入端，所述第二电感的另一端分别与所述第五开关管的集电极和所述第五二极管的负极连接，所述第二电感的另一端还分别与第六开关管的发射极和所述第六二极管的正极连接；所述第五开关管的发射极与所述第五二极管的正极连接，并与所述第四电容的一端连接，所述第六开关管的集电极与所述第六二极管的负极连接，并与所述第四电容的另一端连接，所述第四电容的一端作为所述双向负boost模块的输出端，所述第四电容的另一端与地线连接；

其中，所述N组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

优选地，所述系统还包括：N个输出分压电容模块；N个输出分压电容模块中任一输出分压电容模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与一组光伏阵列的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的一端分别与地线连接。

优选地，所述开关管为功率三极管。

一种控制上述所述的光伏发电系统的方法，所述方法包括：

MPPT控制模块根据与所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压，产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号；

所述MPPT控制模块根据所述最大功率点控制信号使与和所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列连接的正boost模块和负boost模块工作在最大功率点状态，在所述最大功率点状态下，所述一组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压；

功率控制模块接收MPPT控制模块发送的功率变化信号，根据功率变化信号控制双向正boost模块中的第三开关管开通和双向负boost模块中的第五开关管开通、控制双向正boost模块中的第四开关管关断和双向负boost模块中的第六开关管关断。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过独立的最大功率跟踪点MPPT控制模块根据光伏阵列的输出电压产生最大功率点控制信号，根据向逆变器输出电压的光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，正boost和负boost升压模块分别根据控制信号使光伏阵列在最大功率点输出电压，功率控制模块根据功率变化信号对第一开关管和第二开关管进行控制，以实现在向逆变器输出电压的一组光伏阵列的功率较小时，不向逆变器输出电压的光伏阵列能向逆变器输入电压，从而提高光伏阵列的发电效率，进行提高系统的发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种光伏发电的系统结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的2组光伏阵列发电的系统结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种控制光伏发电的系统的方法流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种光伏发电的系统结构示意图；

图5是本发明实施例二供的2组光伏阵列发电的系统结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的一种控制光伏发电的系统的方法流程示意图；

图中符号说明，1第一开关管，2第一二极管，3第二开关管，4第二二极管，5第三开关管，6第三二极管，7第四开关管，8第四二极管，9第五开关管，10第五二极管，11第六开关管，12第六二极管，13双向正升压模块，14双向负升压模块，15正升压模块，16负升压模块，17正升压模块中的开关管，18负升压模块中的开关管，19输出分压电容模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

为了有效的利用太阳能，依靠太阳能电池将太阳光直接转化为电能，在实际应用中，主要由光伏阵列、正boost升压模块、负boost升压模块、MPPT控制器和逆变器组成的光伏发电系统将太阳光转化为电能，其中，光伏阵列包括多个太阳能电池组件。为此，本实施例提供了一种光伏发电的系统。参见图1，本实施例提供的系统具体包括：

N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、N个正boost升压模块、N个负boost升压模块、功率控制模块、逆变器、（N-1）个第一开关管1、（N-1）个第一二极管2、（N-1）个第二开关管3和（N-1）个第二二极管4；

N组光伏阵列用于分别向N个正boost模块、N个负boost模块和N个MPPT控制模块输出电压，N组光伏阵列中的一组光伏阵列还用于向逆变器输出电压；

N个MPPT控制模块用于根据N组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接MPPT控制模块根据与向逆变器输出电压的一组光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，将最大功率点控制信号分别发送到N个正boost模块和N个负boost模块，将功率变化信号发送到功率控制模块；

N个正boost模块和N个负boost模块用于根据最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到逆变器；

功率控制模块用于根据功率变化信号分别对（N-1）个第一开关管1和（N-1）个第二开关管2进行控制；

逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

（N-1）个第一开关管1的漏极分别与跟不向逆变器输出电压的（N-1）组光伏阵列连接的正boost模块中的二极管的正极连接，（N-1）个第一开关管1的源极分别与（N-1）个第一二极管2的正极连接，（N-1）个第一二极管2的负极分别与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接；

（N-1）个第二开关管3的漏极分别与跟不向逆变器输出电压的（N-1）组光伏阵列连接的负boost模块中的二极管的负极连接，（N-1）个第二开关管3的源极分别与（N-1）个第二二极管4的正极连接，（N-1）个第二二极管4的负极分别与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接；

其中，N组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

为了对N组光伏阵列的输出电压进行分压和稳压，该系统还包括：N个输出分压电容模块19；

N个输出分压电容模块19中任一输出分压电容模块包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与一组光伏阵列的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的一端分别与地线连接。

优选地，开关管为绝缘栅场效应管，本实施例不对开关管的具体类型进行限定，可以为绝缘栅场效应管，还可以为绝缘栅双极型晶体管。

结合上述所述系统，本实施例中以2组光伏阵列为例进行说明，参见图2，该系统包括：2组光伏阵列、2个最大功率点跟踪MPPT控制模块、2个正boost升压模块15、2个负boost升压模块16、功率控制模块、逆变器、1个第一开关管1、1个第一二极管2、1个第二开关管3和1个第二二极管4；

第一组光伏阵列分别向1个正boost模块15、1个负boost模块16和1个MPPT控制模块输出电压，还用于向逆变器输出电压

第二组光伏阵列用于分别向另一个正boost模块15、另一个负boost模块16和另一个MPPT控制模块输出电压；

1个MPPT控制模块用于根据第一组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与第一组光伏阵列连接MPPT控制模块根据第一组光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，将最大功率点控制信号分别发送到1个正boost模块15和1个负boost模块16，将功率变化信号发送到功率控制模块；

另一个MPPT控制模块用于根据第二组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，将最大功率点控制信号分别发送到另一个正boost模块15和另一个负boost模块16；

2个正boost模块15和2个负boost模块16用于根据最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到逆变器；

功率控制模块用于根据功率变化信号分别对1个第一开关管1和1个第二开关管2进行控制；

逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

1个第一开关管1的漏极与第二组光伏阵列连接的正boost模块15中的二极管的正极连接，1个第一开关管1的源极与1个第一二极管2的正极连接，1个第一二极管2的负极与第一组光伏阵列连接；

1个第二开关管3的漏极与第二组光伏阵列连接的负boost模块16中的二极管的负极连接，1个第二开关管3的源极与1个第二二极管4的正极连接，1个第二二极管4的负极与第一组光伏阵列连接；

其中，2组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

为了对2组光伏阵列的输出电压进行分压和稳压，该系统还包括：2个输出分压电容模块19；

2个输出分压电容模块19中任一输出分压电容模块包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与一组光伏阵列的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的一端分别与地线连接。

优选地，开关管为绝缘栅场效应管，本实施例不对开关管的具体类型进行限定，可以为绝缘栅场效应管，还可以为绝缘栅双极型晶体管。

在实际应用中，N个正boost模块共用电容C3，N个负boost模块共用C4。

本实施例不对光伏阵列的组数进行限定，可以为2组，还可以为大于2的其他值。

基于上述光伏发电的系统的控制方法，参见图3，方法流程具体如下：

101：MPPT控制模块根据与该控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压，产生最大功率点控制信号，与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号；

针对该步骤，具体地，一个MPPT控制模块与一组光伏阵列连接，N个MPPT控制模块与N组光伏阵列一一对应连接，N个MPPT控制模块中的任一个MPPT控制模块，根据与该控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压产生最大功率点控制信号，本实施例根据光伏阵列的输出电压产生最大功率控制信号的方式，可以是现有技术，随着技术的发展，还可以是其他的实现方式，在此不做限定。

N组光伏阵列中有一组光伏阵列还向逆变器输出电压，与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块接收该组光伏阵列的输出电压，对该输出电压进行检测，在向逆变器输出电压的一组光伏阵列被强烈遮挡时，向逆变器输出电压的一组光伏阵列的输出电压不会一直以最大功率点时的电压输出电压，当该输出电压小于预设阈值时，产生功率变化信号，本实施例不对预设阈值进行限定，可以是向逆变器输出电压的一组光伏阵列最大功率点时的电压的一半，还可以是其他组光伏阵列的输出电压，等等。本实施例不对向逆变器输出电压的一组光伏阵列输出电压变化的情况进行限定，可以是向逆变器输出电压的一组光伏阵列被强烈遮挡情况，还可以是向逆变器输出电压的一组光伏阵列的寿命老化情况，等等。102：MPPT控制模块根据该最大功率点控制信号使与该MPPT控制模块连接的一组光伏阵列连接的正boost模块和负boost模块工作在最大功率点状态，在该最大功率点状态下，与该MPPT控制模块连接的一组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压；

针对该步骤，具体地，MPPT控制模块根据该最大功率点控制信号对与该MPPT控制模块连接的一组光伏阵列相连接的正boost模块和负boost模块进行控制，使该正boost模块和负boost模块的输入与输出特性分别于该组光伏阵列在最大功率点时的输入与输出特性相匹配，从而将正boost模块和负boost模块控制成使该组光伏阵列能在以最大功率点时的电压输出电压，该组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压，正boost模块和负boost模块对光伏阵列输出的电压进行升压。

103：功率控制模块接收MPPT控制模块发送的功率变化信号，根据功率变化信号控制与P组光伏阵列相连接的P个第二开关管3和P个第一开关管1开通、控制与向逆变器输出电压的光伏阵列连接的正boost模块中的开关管17和负boost模块中的开关管18关断；

其中，P为正整数，P小于等于N-1。

针对该步骤，具体地，功率控制模块根据该功率变化信号控制与不向逆变器输出电压的P组光伏阵列连接的P个第一开关管1和P个第二开关管3开通，与向逆变器输出电压的光伏阵列连接的正boost模块中的开关管17和负boost模块中的开关管18关断，实现不向逆变器输出电压的光伏阵列在向逆变器输出电压的光伏阵列输出电压较小时，向逆变器输入电压，提高了系统的发电量，在本实施例中，P可以预先设定，满足小于等于N-1。

在实际应用中，光伏发电系统还可以包括N个控制器，N个控制器与N个MPPT控制模块一一连接，N个控制器接收N个MPPT控制模块发送的功率变化信号，N个控制器根据功率该功率变化信号控制与不向逆变器输出电压的P组光伏阵列连接的P个第一开关管1和P个第二开关管3开通，与向逆变器输出电压的光伏阵列连接的正boost模块中的开关管17和负boost模块中的开关管18关断，在本实施例中，不对P值的确定方式进行限定可以是与逆变器连接的光伏阵列的输出电压小于P组不与逆变器连接的光伏阵列的输出电压，还可以是其他方式。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过独立的最大功率跟踪点MPPT控制模块根据光伏阵列的输出电压产生最大功率点控制信号，根据向逆变器输出电压的光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，正boost和负boost升压模块分别根据控制信号使光伏阵列在最大功率点输出电压，功率控制模块根据功率变化信号对第一开关管和第二开关管进行控制，以实现在向逆变器输出电压的一组光伏阵列的功率较小时，不向逆变器输出电压的光伏阵列能向逆变器输入电压，从而提高光伏阵列的发电效率，进行提高系统的发电量。

实施例二

本发明实施例提供了一种光伏发电的系统，参见图4，本实施例提供的系统具体包括：

N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、（N-1）个正boost升压模块、1个双向正boost升压模块、（N-1）个负boost升压模块、1个双向负boost升压模块、功率控制模块和逆变器；

N组光伏阵列用于分别向（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块13、（N-1）个负boost模块、1个双向负boost模块14和N个MPPT控制模块输出电压，N组光伏阵列中的一组光伏阵列还用于向逆变器输出电压；

N个MPPT控制模块用于根据N组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号，将最大功率点控制信号分别发送到（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块13、（N-1）个负boost模块和1个双向负boost模块14、将功率变化信号发送到功率控制模块；

（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块13、（N-1）个负boost模块和1个双向负boost模块14用于根据最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到逆变器；

功率控制模块用于根据功率变化信号对双向正boost模块中的第三开关管5和第四开关管7进行控制、双向负boost模块中的第五开关管9和第六开关管11进行控制；

逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

其中，双向正boost模块13，包括：第一电感L1、第三开关管5、第四开关管7、第三二极管6、第四二极管8和第三电容C3；

第一电感L1的一端作为双向正boost模块13的输入端，第一电感L1的另一端分别与第三开关管5的发射极和第三二极管6的正极连接，第一电感L1的另一端还分别与第四开关管75的集电极和第四二极管8的负极连接；第三开关管5的集电极与第三二极管6的负极连接，并与第三电容C3的一端连接，第四开关管7的发射极与第四二极管8的正极连接，并与第三电容C3的另一端连接，第三电容C3的一端作为双向正boost模块13的输出端，第三电容C3的另一端与地线连接；

其中，双向负正boost模块14，包括：第二电感L2、第五开关管9、第六开关管11、第五二极管10、第六二极管12和第四电容C4；

第二电感L2的一端作为双向负boost模块14的输入端，第二电感L2的另一端分别与第五开关管9的集电极和第五二极管10的负极连接，第二电感L2的另一端还分别与第六开关管11的发射极和第六二极管12的正极连接；第五开关管9的发射极与第五二极管10的正极连接，并与第四电容C4的一端连接，第六开关管11的集电极与第六二极管12的负极连接，并与第四电容C4的另一端连接，第四电容C4的一端作为双向负boost模块14的输出端，第四电容C4的另一端与地线连接。

其中，N组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

该系统还包括：N个输出分压电容模块19；N个输出分压电容模块19中任一输出分压电容模块包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与一组光伏阵列的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的一端分别与地线连接。

优选地，该开关管为功率三极管。

结合上述所述系统，本实施例中以2组光伏阵列为例进行说明，参见图5，该系统包括：

2组光伏阵列、2个最大功率点跟踪MPPT控制模块、1个正boost升压模块15、1个双向正boost升压模块13、1个负boost升压模块16、1个双向负boost升压模块14、功率控制模块和逆变器；

第一组光伏阵列用于分别1个双向正boost模块13、1个双向负boost模块14和1个MPPT控制模块输出电压，还用于向逆变器输出电压

第二组光伏阵列用于分别向另一个正boost模块15、另一个负boost模块16和另一个MPPT控制模块输出电压；

1个MPPT控制模块用于根据第一组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，还产生功率变化信号，将最大功率点控制信号分别发送到1个双向正boost模块13和1个双向负boost模块14，将功率变化信号发送到功率控制模块；

另一个MPPT控制模块用于根据第二组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，将最大功率点控制信号分别发送到另一个正boost模15和另一个负boost模块16；

1个正boost模块15、1个双向正boost模块13、个负boost模块16和1个双向负boost模块14用于根据最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到逆变器；

功率控制模块用于根据功率变化信号对双向正boost模块13中的第三开关管5和第四开关管7进行控制、双向负boost模块14中的第五开关管9和第六开关管11进行控制；

逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

其中，双向正boost模块13，包括：第一电感L1、第三开关管5、第四开关管7、第三二极管6、第四二极管8和第三电容C3；

第一电感L1的一端作为双向正boost模块13的输入端，第一电感L1的另一端分别与第三开关管5的发射极和第三二极管6的正极连接，第一电感L1的另一端还分别与第四开关管7的集电极和第四二极管8的负极连接，第三开关管5的集电极与第三二极管6的负极连接，并与第三电容C3的一端连接，第四开关管7的发射极与第四二极管8的正极连接，并与第三电容C3的另一端连接，第三电容C3的一端作为双向正boost模块13的输出端，第三电容C3的另一端与地线连接；

其中，双向负正boost模块14，包括：第二电感L2、第五开关管9、第六开关管11、第五二极管10、第六二极管12和第四电容C4；

第二电感L2的一端作为双向负boost模块14的输入端，第二电感L2的另一端分别与第五开关管9的集电极和第五二极管10的负极连接，第二电感L2的另一端还分别与第六开关管11的发射极和第六二极管12的正极连接；第五开关管9的发射极与第五二极管10的正极连接，并与第四电容C4的一端连接，第六开关管11的集电极与第六二极管12的负极连接，并与第四电容C4的另一端连接，第四电容C4的一端作为双向负boost模块14的输出端，第四电容C4的另一端与地线连接。

其中，2组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

该系统还包括：2个输出分压电容模块19；2个输出分压电容模块19中任一输出分压电容模块包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的一端与一组光伏阵列的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的一端分别与地线连接。

优选地，该开关管为功率三极管。

在实际应用中，N-1个正boost模块和1个双向正boost模块共用第三电容C3，N-1个负boost模块和1个双向负boost模块共用第四电容C4。

本实施例不对光伏阵列的组数进行限定，可以为2组，还可以为大于2的其他值。

基于上述光伏发电的系统的控制方法，参见图6，方法流程具体如下：

201：MPPT控制模块根据与该控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压，产生最大功率点控制信号，与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号；

针对该步骤，具体地，一个MPPT控制模块与一组光伏阵列连接，N个MPPT控制模块与N组光伏阵列一一对应连接，N个MPPT控制模块中的任一个MPPT控制模块，根据与该控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压产生最大功率点控制信号，本实施例根据光伏阵列的输出电压产生最大功率控制信号的方式，可以是现有技术，随着技术的发展，还可以是其他的实现方式，在此不做限定。

N组光伏阵列中有一组光伏阵列还向逆变器输出电压，与向逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块接收该组光伏阵列的输出电压，对该输出电压进行检测，在向逆变器输出电压的一组光伏阵列被强烈遮挡时，向逆变器输出电压的一组光伏阵列的输出电压不会一直以最大功率点时的电压输出电压，当该输出电压小于预设阈值时，产生功率变化信号，本实施例不对预设阈值进行限定，可以是向逆变器输出电压的一组光伏阵列最大功率点时的电压的一半，还可以是其他组光伏阵列的输出电压，等等。本实施例不对向逆变器输出电压的一组光伏阵列输出电压变化的情况进行限定，可以是向逆变器输出电压的一组光伏阵列被强烈遮挡情况，还可以是向逆变器输出电压的一组光伏阵列的寿命老化情况，等等。

202：MPPT控制模块根据该最大功率点控制信号使与该MPPT控制模块连接的一组光伏阵列连接的正boost模块和负boost模块工作在最大功率点状态，在该最大功率点状态下，与该MPPT控制模块连接的一组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压；

针对该步骤，具体地，MPPT控制模块根据该最大功率点控制信号对与该MPPT控制模块连接的一组光伏阵列相连接的正boost模块和负boost模块进行控制，使该正boost模块和负boost模块的输入与输出特性分别于该组光伏阵列在最大功率点时的输入与输出特性相匹配，从而将正boost模块和负boost模块控制成使该组光伏阵列能在以最大功率点时的电压输出电压，该组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压，正boost模块和负boost模块对光伏阵列输出的电压进行升压。

203：功率控制模块接收MPPT控制模块发送的功率变化信号，根据功率变化信号控制双向正boost模块中的第三开关管5开通和双向负boost模块中的第五开关管9开通、控制双向正boost模块中的第四开关管7关断和双向负boost模块中的第六开关管11关断。

针对该步骤，具体地，功率控制模块根据该功率变化信号控制双向正boost模块中的第三开关管5和双向负boost模块中的第五开关管9开通，双向正boost模块中的第四开关管7关断和双向负boost模块中的第六开关管9关断，实现不向逆变器输出电压的光伏阵列的部分能量通过与向逆变器输出电压的光伏阵列连接的双向正boost模块和双向负boost模块输入到逆变器。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过独立的最大功率跟踪点MPPT控制模块根据光伏阵列的输出电压产生最大功率点控制信号，根据向逆变器输出电压的光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，正boost模块、双向正boost模块、负boost升压模块和双向负boost模块分别根据控制信号使光伏阵列在最大功率点输出电压，功率控制模块根据功率变化信号对双向正boost模块中的第三开关管和第四开关管进行控制、双向负boost模块中的第五开关管和第六开关管进行控制，以实现在向逆变器输出电压的一组光伏阵列的功率较小时，不向逆变器输出电压的光伏阵列能向逆变器输入电压，从而提高光伏阵列的发电效率，进行提高系统的发电量。

需要说明的是：上述实施例提供的光伏发电系统在光伏发电时，仅以上述各光伏发电系统的组成部分的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述组成部分分配由不同的拓补图完成，即将组成部分的内部结构划分成不同的拓补图，以完成以上描述的全部或者部分功能。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏发电的系统，其特征在于，所述系统包括：N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、N个正boost升压模块、N个负boost升压模块、功率控制模块、逆变器、（N-1）个第一开关管、（N-1）个第一二极管、（N-1）个第二开关管和（N-1）个第二二极管；

所述N组光伏阵列用于分别向所述N个正boost模块、所述N个负boost模块和所述N个MPPT控制模块输出电压，所述N组光伏阵列中的一组光伏阵列还用于向所述逆变器输出电压；

所述N个MPPT控制模块用于根据所述N组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块根据与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列的输出电压还产生功率变化信号，将所述最大功率点控制信号分别发送到所述N个正boost模块和所述N个负boost模块，将所述功率变化信号发送到所述功率控制模块；

所述N个正boost模块和所述N个负boost模块用于根据所述最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到所述逆变器；

所述功率控制模块用于根据所述功率变化信号分别对所述（N-1）个第一开关管和所述（N-1）个第二开关管进行控制；

所述逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

所述（N-1）个第一开关管的漏极分别与跟不向所述逆变器输出电压的（N-1）组光伏阵列连接的正boost模块中的二极管的正极连接，所述（N-1）个第一开关管的源极分别与所述（N-1）个第一二极管的正极连接，所述（N-1）个第一二极管的负极分别与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列的一端连接；

所述（N-1）个第二开关管的漏极分别与跟不向所述逆变器输出电压的（N-1）组光伏阵列连接的负boost模块中的二极管的负极连接，所述（N-1）个第二开关管的源极分别与所述（N-1）个第二二极管的正极连接，所述（N-1）个第二二极管的负极分别与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列的另一端连接；

其中，所述N组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：N个输出分压电容模块；N个输出分压电容模块中任一输出分压电容模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与一组光伏阵列的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的一端分别与地线连接。

3.根据权利要求1-2任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述开关管为绝缘栅场效应管。

4.一种控制权利要求1-3任一项所述的光伏发电系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

MPPT控制模块根据与所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压，产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号；

所述MPPT控制模块根据所述最大功率点控制信号使与和所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列连接的正boost模块和负boost模块工作在最大功率点状态，在所述最大功率点状态下，所述一组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压；

功率控制模块接收所述MPPT控制模块发送的功率变化信号，根据所述功率变化信号控制与P组光伏阵列相连接的P个第二开关管和P个第一开关管开通、控制与向所述逆变器输出电压的光伏阵列连接的正boost模块中的开关管和负boost模块中的开关管关断；

其中，P为正整数，P小于等于N-1。

5.一种光伏发电的系统，其特征在于，所述系统包括：N组光伏阵列、N个最大功率点跟踪MPPT控制模块、（N-1）个正boost升压模块、1个双向正boost升压模块、（N-1）个负boost升压模块、1个双向负boost升压模块、功率控制模块和逆变器；

所述N组光伏阵列用于分别向所述（N-1）个正boost模块、所述1个双向正boost模块、所述（N-1）个负boost模块、所述1个双向负boost模块和所述N个MPPT控制模块输出电压，所述N组光伏阵列中的一组光伏阵列还用于向所述逆变器输出电压；

所述N个MPPT控制模块用于根据所述N组光伏阵列输出的电压产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号，将所述控制信号分别发送到所述（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块、（N-1）个负boost模块和1个双向负boost模块，将所述功率变化信号发送到所述功率控制模块；

所述（N-1）个正boost模块、1个双向正boost模块、（N-1）个负boost模块和1个双向负boost模块用于根据所述最大功率点控制信号对输入的电压进行升压，并将升压后的电压输入到所述逆变器；

所述功率控制模块用于根据所述功率变化信号对所述双向正boost模块中的第三开关管和第四开关管进行控制、双向负boost模块中的第五开关管和第六开关管进行控制；

所述逆变器用于将接收的输入电压逆变成交流电压；

其中，所述双向正boost模块，包括：第一电感、第三开关管、第四开关管、第三二极管、第四二极管和第三电容；

所述第一电感的一端作为所述双向正boost模块的输入端，所述第一电感的另一端分别与所述第三开关管的发射极和所述第三二极管的正极连接，所述第一电感的另一端还分别与第四开关管的集电极和所述第四二极管的负极连接；所述第三开关管的集电极与所述第三二极管的负极连接，并与所述第三电容的一端连接，所述第四开关管的发射极与所述第四二极管的正极连接，并与所述第三电容的另一端连接，所述第三电容的一端作为所述双向正boost模块的输出端，所述第三电容的另一端与地线连接；

其中，所述双向负正boost模块，包括：第二电感、第五开关管、第六开关管、第五二极管、第六二极管和第四电容；

所述第二电感的一端作为所述双向负boost模块的输入端，所述第二电感的另一端分别与所述第五开关管的集电极和所述第五二极管的负极连接，所述第二电感的另一端还分别与第六开关管的发射极和所述第六二极管的正极连接；所述第五开关管的发射极与所述第五二极管的正极连接，并与所述第四电容的一端连接，所述第六开关管的集电极与所述第六二极管的负极连接，并与所述第四电容的另一端连接，所述第四电容的一端作为所述双向负boost模块的输出端，所述第四电容的另一端与地线连接；

其中，所述N组光伏阵列中任一组光伏阵列由M个光伏阵列组成，M为正整数，N为大于1的自然数。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：N个输出分压电容模块；N个输出分压电容模块中任一输出分压电容模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与一组光伏阵列的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与一组光伏阵列的另一端连接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的一端分别与地线连接。

7.根据权利要求5-6任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述开关管为功率三极管。

8.一种控制权利要求5-7任一项所述的光伏发电系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

MPPT控制模块根据与所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列的输出电压，产生最大功率点控制信号，与向所述逆变器输出电压的一组光伏阵列连接的MPPT控制模块还产生功率变化信号；

所述MPPT控制模块根据所述最大功率点控制信号使与和所述MPPT控制模块连接的一组光伏阵列连接的正boost模块和负boost模块工作在最大功率点状态，在所述最大功率点状态下，所述一组光伏阵列以最大功率点时的电压输出电压；

功率控制模块接收MPPT控制模块发送的功率变化信号，根据功率变化信号控制双向正boost模块中的第三开关管开通和双向负boost模块中的第五开关管开通、控制双向正boost模块中的第四开关管关断和双向负boost模块中的第六开关管关断。

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