CN107706941A - 太阳能优化系统 - Google Patents
太阳能优化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107706941A CN107706941A CN201710974432.6A CN201710974432A CN107706941A CN 107706941 A CN107706941 A CN 107706941A CN 201710974432 A CN201710974432 A CN 201710974432A CN 107706941 A CN107706941 A CN 107706941A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transistor
- optimizer
- photovoltaic panel
- solar energy
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/385—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
本发明涉及一种太阳能优化系统，连接于n块光伏面板与逆变电路之间，太阳能优化系统包括滤波电感、n个与各光伏面板一一对应连接从而对所对应的光伏面板进行MPPT追踪的优化器，各优化器串联并与滤波电感串联后再与逆变电路相连接；每个优化器包括接入电容、第一晶体管和第二晶体管，接入电容并联于光伏面板的正极和负极之间，第一晶体管的一端与光伏面板的正极相连接，第一晶体管的另一端形成优化器的正输出端并与第二晶体管的一端相连接，第二晶体管的另一端与光伏面板的负极相连接并形成优化器的负输出端。本发明能够减少拓扑电路的元器件数量，增加了系统的可靠性，提高了系统的效率，减小了系统体积，降低了系统成本。
Description
技术领域
本发明属于电力变换技术领域，应用于光伏发电行业，涉及到对太阳能光伏面板进行MPPT追踪（最大功率点追踪）的装置。
背景技术
现在主流的光伏发电系统，是多块光伏面板串联高压后，再通过Boost电路对光伏面板进行最大功率点的追踪，并实现升压的作用。这种方案要求光伏面板参数的一致性较高，面板的安装朝向要一致，在某系应用场合会有一定的制约。
基于这种应用，目前市场上推出了优化器的方案，在每块光伏面板后面接一个优化器，实现对每块面板的最大功率追踪，这样面板不再受到一致性或者安装朝向的影响。优化器内部功率拓扑结构一般是Buck、Boost、Buck-Boost电路，这种方案相当于把传统的串联高压之后的一个Boost电路，拆卸成若干个低压的Boost电路。这样整个系统的元器件数量增加，增加了系统的复杂度，带来成本大幅的增加，且会降低系统的效率和可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高系统效率和可靠性、降低系统复杂度和成本的太阳能优化系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种太阳能优化系统，连接于n块光伏面板与逆变电路之间，n为正整数，所述太阳能优化系统包括滤波电感、n个与各所述光伏面板一一对应连接从而对所对应的所述光伏面板进行MPPT追踪的优化器，各所述优化器串联并与所述滤波电感串联后再与所述逆变电路相连接；
每个所述优化器包括接入电容、第一晶体管和第二晶体管，所述接入电容并联于所述光伏面板的正极和负极之间，所述第一晶体管的一端与所述光伏面板的正极相连接，所述第一晶体管的另一端形成所述优化器的正输出端并与所述第二晶体管的一端相连接，所述第二晶体管的另一端与所述光伏面板的负极相连接并形成所述优化器的负输出端；
第1个所述优化器的正输出端串联所述滤波电感后连接至所述逆变电路的正输入端，第m个所述优化器的正输出端与第m-1个所述优化器的负输出端相串联，2≤m≤n，第n个所述优化器的负输出端连接至所述逆变电路的负输入端。
优选的，所述第一晶体管、所述第二晶体管均采用场效应管。
优选的，所述第一晶体管的漏极与所述光伏面板的正极相连接，所述第一晶体管的源极形成所述优化器的正输出端并与所述第二晶体管的漏极相连接，所述第二晶体管的源极与所述光伏面板的负极相连接并形成所述优化器的负输出端。
优选的，所述第一晶体管的源极和漏极之间、所述第二晶体管的源极和漏极之间均并联有二极管。
优选的，每个所述优化器中，所述第一晶体管和所述第二晶体管的驱动信号采用互补的PWM信号。
优选的，每个所述优化器中，通过实时调节所述第一晶体管和所述第二晶体管的驱动信号的占空比来对所述光伏面板进行MPPT追踪。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够减少拓扑电路的元器件数量，增加了系统的可靠性，提高了系统的效率，减小了系统体积，降低了系统成本。
附图说明
附图1为本发明的太阳能优化系统的原理示意图。
附图2为本发明的太阳能优化系统中优化器在光伏面板参数一致时的参数效果示意图。
附图3为本发明的太阳能优化系统中优化器在光伏面板参数不一致时的参数效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，太阳能发电系统包括n块（n为正整数）光伏面板PV1至PVn以及与光伏面板相连接的逆变电路，逆变电路与电网AC相连接。一种连接于n块光伏面板与逆变电路之间的太阳能优化系统，包括滤波电感L和n个优化器。
n个优化器与n块光伏面板PV一一对应连接，从而对所对应的光伏面板PnV进行MPPT追踪。每个优化器包括电容、第一晶体管和第二晶体管。各优化器分别为优化器1、优化器2、…、优化器n，各优化器中的电容分别为C1、C2、…、Cn，各优化器中的第一晶体管分别为Q1A、Q2A、…、QnA，各优化器中的第二晶体管分别为Q1B、Q2B、…、QnB。接入电容Cn并联于光伏面板PnV的正极和负极之间，第一晶体管QnA的一端与光伏面板PnV的正极相连接，第一晶体管QnA的另一端形成该优化器n的正输出端Voutn+并与第二晶体管QnB的一端相连接，第二晶体管QnB的另一端与光伏面板PnV的负极相连接并形成优化器n的负输出端Voutn-。具体的，第一晶体管QnA、第二晶体管QnB均采用场效应管，从而第一晶体管QnA的漏极与光伏面板PVn的正极相连接，第一晶体管QnA的源极形成优化器n的正输出端Voutn+并与第二晶体管QnB的漏极相连接，第二晶体管QnB的源极与光伏面板PVn的负极相连接并形成优化器n的负输出端Voutn-。并且，第一晶体管QnA的源极和漏极之间、第二晶体管QnB的源极和漏极之间均并联有二极管。
上述各优化器串联并与滤波电感L串联后再与逆变电路相连接，即第1个优化器的正输出端串联滤波电感L后连接至逆变电路的正输入端，第m个优化器的正输出端与第m-1个优化器的负输出端相串联，2≤m≤n，第n个优化器的负输出端连接至逆变电路的负输入端。滤波电感L可以设置在基于逆变电路所构成的光伏逆变器中，且逆变电路的两输入端之间可以并联电容C。
在上述优化系统的每个优化器中，第一晶体管QnA和第二晶体管QnB的驱动信号采用互补的PWM信号，从而每个优化器中，通过实时调节第一晶体管QnA和第二晶体管QnB的驱动信号的占空比来对光伏面板进行MPPT追踪。
上述太阳能优化系统的方案不同于普通的BUCK电路的控制，及传统Buck电路的串联使用。本方案创新性的提出了无电感和输出电容型的优化器方案，多个优化器串联后，只要在光伏逆变器端增加一颗很小的滤波电感L，就能实现MPPT方案，而不用每个Buck电路都加滤波电感和滤波电容。每个优化器的拓扑元器件只有输入电容Cn和两颗晶体管QnA、QnB，大大减小了优化器的体积和成本，降低了整个拓扑的损耗，提高了系统的效率。
单台优化器的开关器件QnA和QnB的驱动，采用互补的PWM信号，实现同步整流功能，提高效率。通过采集光伏面板PVn的电压和电流，计算光伏面板PVn的输出功率，通过功率扰动法，实时调节QnA驱动的占空比，使光伏面板PVn一直工作在最大功率点，稳定输出光伏面板PVn的最大功率。
多台优化器之间，通过载波通讯和输出电压监控的方法，检测优化系统内的优化器的串联数量，实现多台优化器的晶体管开关驱动信号的交错输出，最大幅度的降低电感纹波电流，降低电感的磁损，提高系统的效率。当所有的光伏组件及优化器的参数一致时，在极限的情况下，则有可能电感的纹波电流为零。
现以一套12台优化器串联的方案为例，每个光伏面板的电压为36V，当光伏面板的参数完全一致时，则每个优化器的占空比一致，假如占空比等于0.8，则12台优化器串联后的输出电压始终是345.6V，滤波电感上则完全没有纹波电流，输出电压为345.6V。参考图2。
当光伏面板的参数不一致时，则优化器的晶体管的占空比不同，则12台优化器串联后的输出电压为一多电平的电压，滤波电感上有较小的纹波电流。现以一套12台优化器串联的方案为例，当有两块光伏面板的参数不一致时，滤波电感上较小的纹波电流。参考图3。
综上所述，本方案的核心思想在于：
1、光伏优化器无需电感和输出滤波电容，从而减少了在整个拓扑电路的元器件，增加了系统的可靠性，减小了产品体积，降低了产品的成本；
2、多个优化器的开关信号交错输出，实现了电感的纹波电流大幅度降低，降低了电感的磁损，提高了效率；
3、多个优化器只需要在逆变器端增加一个很小的电感，降低损耗，提高系统效率。
本方案的有益效果在于：减少了电感和输出电容，提高了效率和减小了体积，降低了系统成本，提高了优化器的寿命。多个优化器开关信号交错输出，降低了电感的纹波电流，在设计时，只需要很小的滤波电感，降低了电感的损耗，也提高了系统的效率。本方案为一种无电感Buck型的MPPT优化器的可行性量产的技术方案。由于光伏面板一般运行寿命为25年，那么优化器作为和光伏面板一一配套使用，希望优化器的寿命也能够达到25年，而减少了电路的滤波电感和滤波电容，降低了优化器的损耗和体积，提高了系统的效率及可靠性，降低了优化器的成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能优化系统，连接于n块光伏面板与逆变电路之间，n为正整数，其特征在于：所述太阳能优化系统包括滤波电感、n个与各所述光伏面板一一对应连接从而对所对应的所述光伏面板进行MPPT追踪的优化器，各所述优化器串联并与所述滤波电感串联后再与所述逆变电路相连接；
每个所述优化器包括接入电容、第一晶体管和第二晶体管，所述接入电容并联于所述光伏面板的正极和负极之间，所述第一晶体管的一端与所述光伏面板的正极相连接，所述第一晶体管的另一端形成所述优化器的正输出端并与所述第二晶体管的一端相连接，所述第二晶体管的另一端与所述光伏面板的负极相连接并形成所述优化器的负输出端；
第1个所述优化器的正输出端串联所述滤波电感后连接至所述逆变电路的正输入端，第m个所述优化器的正输出端与第m-1个所述优化器的负输出端相串联，2≤m≤n，第n个所述优化器的负输出端连接至所述逆变电路的负输入端。
2.根据权利要求1所述的太阳能优化系统，其特征在于：所述第一晶体管、所述第二晶体管均采用场效应管。
3.根据权利要求2所述的太阳能优化系统，其特征在于：所述第一晶体管的漏极与所述光伏面板的正极相连接，所述第一晶体管的源极形成所述优化器的正输出端并与所述第二晶体管的漏极相连接，所述第二晶体管的源极与所述光伏面板的负极相连接并形成所述优化器的负输出端。
4.根据权利要求3所述的太阳能优化系统，其特征在于：所述第一晶体管的源极和漏极之间、所述第二晶体管的源极和漏极之间均并联有二极管。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能优化系统，其特征在于：每个所述优化器中，所述第一晶体管和所述第二晶体管的驱动信号采用互补的PWM信号。
6.根据权利要求5所述的太阳能优化系统，其特征在于：每个所述优化器中，通过实时调节所述第一晶体管和所述第二晶体管的驱动信号的占空比来对所述光伏面板进行MPPT追踪。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710974432.6A CN107706941A (zh) | 2017-10-19 | 2017-10-19 | 太阳能优化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710974432.6A CN107706941A (zh) | 2017-10-19 | 2017-10-19 | 太阳能优化系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107706941A true CN107706941A (zh) | 2018-02-16 |
Family
ID=61181710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710974432.6A Pending CN107706941A (zh) | 2017-10-19 | 2017-10-19 | 太阳能优化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107706941A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110535173A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 阳光电源股份有限公司 | 一种交直流混合光伏发电储能系统 |
| CN110535171A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 阳光电源股份有限公司 | 一种交直流混合光伏发电系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102624264A (zh) * | 2011-01-30 | 2012-08-01 | 上海康威特吉能源技术有限公司 | 一种多输入反激式光伏并网逆变器 |
| CN104201885A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-10 | 浙江昱能科技有限公司 | 光伏系统的优化器及其电力转换电路 |
| CN105245101A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-13 | 高海凌 | 高效光伏功率优化器串联拓扑电路及其控制方法 |
-
2017
- 2017-10-19 CN CN201710974432.6A patent/CN107706941A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102624264A (zh) * | 2011-01-30 | 2012-08-01 | 上海康威特吉能源技术有限公司 | 一种多输入反激式光伏并网逆变器 |
| CN104201885A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-10 | 浙江昱能科技有限公司 | 光伏系统的优化器及其电力转换电路 |
| CN105245101A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-13 | 高海凌 | 高效光伏功率优化器串联拓扑电路及其控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张梅、王志强: "交错技术在单相功率因数校正中的应用", 《电工技术杂志》 * |
| 辛伊波: "《新型电源变换与控制》", 31 January 2014, 西安电子科技大学出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110535173A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 阳光电源股份有限公司 | 一种交直流混合光伏发电储能系统 |
| CN110535171A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 阳光电源股份有限公司 | 一种交直流混合光伏发电系统 |
| CN110535173B (zh) * | 2018-05-25 | 2022-02-18 | 阳光电源股份有限公司 | 一种交直流混合光伏发电储能系统 |
| CN110535171B (zh) * | 2018-05-25 | 2022-02-18 | 阳光电源股份有限公司 | 一种交直流混合光伏发电系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103166239B (zh) | 集中-分布混合式新能源发电系统及最大功率点跟踪控制方法 | |
| CN101931337B (zh) | 一种光伏发电用斩波逆变电路及其控制方法 | |
| CN102611355B (zh) | 一种光伏阵列汇流箱 | |
| CN206060577U (zh) | 一种多路mppt微型逆变器 | |
| CN102780398B (zh) | 智能太阳能光伏电池板的组件优化器及其控制方法 | |
| CN105871324A (zh) | 一种多路输入光伏逆变系统的独立mppt跟踪方法 | |
| CN108258717A (zh) | 逆变器、集散式汇流箱、限功率控制系统和方法 | |
| CN107134937A (zh) | 一种三电平多脉冲输出无变压器型逆变电路 | |
| CN106712523A (zh) | 一种升压三电平全桥变换器及其控制方法 | |
| CN110071652B (zh) | 一种低漏电流五开关非隔离单相光伏并网逆变器及并网系统 | |
| CN107706941A (zh) | 太阳能优化系统 | |
| CN103178734A (zh) | 一种光伏逆变器 | |
| CN102195507A (zh) | 无变压器并网逆变电路 | |
| CN105553319B (zh) | 一种单级非隔离Buck‑Boost三相光伏逆变器的控制方法 | |
| CN103840765A (zh) | 一种光伏汇流装置 | |
| CN105759893A (zh) | 基于dpp结构的光伏优化模块及其控制方法 | |
| CN113783455B (zh) | 一种可抑制漏电流的光伏逆变器及其控制方法 | |
| CN204068285U (zh) | 一种高压直挂式光伏并网逆变器 | |
| CN103401269B (zh) | 三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置 | |
| CN203883487U (zh) | 一种功率优化装置及应用其的组串式光伏系统 | |
| CN203219215U (zh) | 一种包括功率优化装置的太阳能系统 | |
| CN206272486U (zh) | 一种级联电压举升型准z源变换器 | |
| CN208174565U (zh) | 一种模块化大容量高增益的非隔离型整流器 | |
| CN201966825U (zh) | 并网寄生逆变器 | |
| CN109193906A (zh) | 一种三电平mppt太阳能控制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180216 |