CN201490928U - 带有分布式mppt单元的光伏发电系统 - Google Patents

带有分布式mppt单元的光伏发电系统 Download PDF

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孟昭渊
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Abstract

本实用新型公开一种带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，包括太阳电池单元，太阳电池单元包括多个并联的太阳电池组件串，每一太阳电池组件串包括串联连接的一个MPPT单元及至少两个太阳电池组件，且串联的太阳电池组件的输出端连接至MPPT单元的输入端，其中MPPT单元包括MPPT电路。MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的隔离电路和/或稳压电路。通过本实用新型，可以使太阳电池单元中并联的每一个太阳电池组件串都达到最大的输出功率，从而提高太阳电池单元整体的输出功率，并且成本较低，易于实现，适于大型光伏发电系统应用。

Description

带有分布式MPPT单元的光伏发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种光伏发电系统，尤其涉及一种带有分布式MPPT单元的光伏发电系统。
背景技术
近年来，为了发展可替代能源，太阳电池技术获得巨大突破，光伏发电系统也具有越来越广泛的应用前景。光伏发电系统一般是由多个太阳电池组件经过串并联并与一些辅助设备结合从而将太阳能转变为电能。
太阳电池是一个非线性的电源，在轻负载的情况下它可以看作是一个恒压源，在重负载的情况下它可以看作是一个恒流源，在恒压源和恒流源的交界处就是太阳电池最大功率工作点Pmax。图1为太阳电池的最大输出功率与负载的关系图，由图1可以看出，如果忽略温度的影响，在不同太阳辐射条件下，Pmax所对应的太阳电池工作电压Um基本是一个恒定值，它们相对应a′、b′、c′、d′及e′点，如果负载的阻抗能够随着太阳辐射的变化始终保持在Um附近，太阳电池的能量就能够完全传送给负载。但是，在通常的太阳能光伏系统中，太阳电池的负载的阻抗一般都是恒定值，那么此时太阳电池的工作点将偏离Um，分别对应为a、b、c、d及e点，此时太阳电池的输出不是其最大功率输出。
另外，太阳电池的最大功率点还随着太阳电池的工作温度的变化而变化。对于硅晶体太阳电池，最大功率是负的温度系数，对于单体的太阳电池温度系数是-2mv/℃，对于由多片太阳电池串联的太阳电池组件，温度每上升1℃，太阳电池的开路电压Voc下降0.4％；短路电流Isc上升0.04％。图2示出了太阳电池的输出与温度变化特性关系图。
光伏发电系统中的太阳电池单元由多个太阳电池组件串并联而成，由于太阳电池组件参数的离散性和太阳辐射条件的差异性，会造成太阳电池组件串在并联情况下能量的损失。
太阳电池组件参数的离散性是指太阳电池自身电参数的差异。根据国家标准GB/T--9535规定，太阳电池组件的最大输出功率在规定条件下试验后检测，其衰减不得超过8％。另外，太阳电池在25年的使用寿命内会有不超过20％的衰减。对于每一个组件来讲，衰减不可能是同步的，因此太阳电池组件的最大输出功率是有差异的。
太阳辐射条件的差异性是指太阳电池组件实际接受到的太阳辐射量的差异。在相同的大环境里，由于障碍物的造成的阴影、灰尘分布的不均匀等，会使得太阳电池组件的实际发电量有差异。尤其在光伏建筑一体化(BIPV)中，如玻璃光伏幕墙等，为了和建筑风格相协调，不同太阳电池组件串的方向可能会不一样。在这种情况下，太阳辐射的强度不一样，虽然用同一型号太阳电池组件，实际应用中最大输出功率的差异仍然很大。
为了解决这个问题，出现了目前广泛应用的带有最大功率点跟踪(MPPT)电路的光伏发电系统。如图3所示，通常MPPT电路和逆变器一体安装在逆变器机箱中，这样的结构中MPPT电路只能对整个太阳电池发电系统进行调整，而无法对太阳电池发电系统中并联的各太阳电池组件串分别进行调节，所以并联的每一个太阳电池组件串不能保证输出最大的功率。太阳电池组件在直流汇接时已经偏离了各自的最大功率输出点，各组串联的太阳电池组件只要存在着差异，它们之间就会互相影响，输出电压就会被箝位在一个不合理的数值上，造成能量损失。差异越大，造成的能量损失就越大，这种能量损失是逆变器中的MPPT电路无法挽回的。因此太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异仍然会造成太阳电池组件串并联情况下较多的能量损失。
另一种现有技术是在太阳电池组件串的每一个太阳电池组件都连接一个MPPT电路，这样的缺陷是成本过高，且功率有限，尤其不适合大型光伏发电系统的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可以保证每个太阳电池组件串都达到最大功率输出，且成本较低，且适合大功率应用的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统。
为此本实用新型提供一种带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，包括太阳电池单元，所述太阳电池单元包括多个并联的太阳电池组件串，每一太阳电池组件串包括串联连接的一个所述MPPT单元及至少两个太阳电池组件，且串联的太阳电池组件的输出端连接至所述MPPT单元的输入端。
作为优选，所述MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的隔离电路。
作为优选，所述MPPT单元的隔离电路包括整流二极管或者肖特基二极管。
作为优选，所述MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的稳压电路。
本实用新型的有益效果在于，可以使太阳电池单元中并联的每一个太阳电池组件串都达到最大的输出功率，最大的避免了太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异造成的太阳电池组件串并联情况下能量的损失，并且，由于是一个太阳电池组件串连接一个MPPT单元，所以成本较低，易于实现，并且适于大型光伏发电系统应用。
附图说明
图1为太阳电池的最大输出功率与负载的关系图；
图2为太阳电池的输出与温度变化特性关系图；
图3为现有技术的带有MPPT电路的光伏发电系统；
图4为本实用新型提供的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统的一个实施例的示意图；
图5为本实用新型提供的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统的一个实施例的MPPT单元的示意图；
图6为本实用新型提供的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统的又一个实施例的MPPT单元的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图4为本实用新型提供的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统的一个实施例的示意图。如图4所示，该实施例的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统包括太阳电池单元1、逆变器2、驱动电路3、脉宽调制(PWM)控制器4、电抗器5及电压互感器(PT)6。其中太阳电池单元1包括太阳电池组件12串联而成的太阳电池组件串11，且各太阳电池组件串11并联，每一个太阳电池组件串11都串联一个MPPT单元7，，且太阳电池组件串11的输出端连接至MPPT单元7的输入端，然后汇接到直流汇接箱8，再通过直流汇接箱连接至逆变器2的输入端，其中MPPT单元包括MPPT电路。
由于每一个太阳电池组件串11都串联一个MPPT单元7，可以使所串联的太阳电池组件串11中的每一个太阳电池组件串11都达到最大输出功率，减少各并联的太阳电池组件串输出功率之间的差异，因此提高太阳电池单元1的整体输出功率，而且一个太阳电池组件串11串联一个MPPT单元7，所以成本较低，适于大功率的大型光伏发电系统应用。
图5为本实用新型提供的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统的一个实施例的MPPT单元的示意图。如图5所示，上述的MPPT单元除MPPT电路71之外，还包括串联在MPPT电路后端的隔离电路72，这里隔离电路72采用整流二极管或者肖特基二极管。由于太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异，所以各太阳电池组件串的输出功率不一致，输出功率少的太阳电池组件串与输出功率大的太阳电池组件串并联在一起使太阳电池单元1不能达到最大的输出功率，所以在每一MPPT电路后端串联二极管72，这样可以使并联的各太阳电池组件串11隔离，克服了输出功率少的太阳电池组件串对正常输出的太阳电池组件串的影响。
图6为本实用新型提供的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统的又一个实施例的MPPT单元的示意图，如图6所示，上述的MPPT单元除MPPT电路71之外，还包括串联在MPPT电路后端的稳压电路73。太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异，所以各太阳电池组件串的输出功率不一致，输出功率少的太阳电池组件串与输出功率大的太阳电池组件串并联在一起使太阳电池单元1不能达到最大的输出功率，所以在每一MPPT电路后端串联稳压电路73，这样可以使并联的各太阳电池组件串11隔离，克服了输出功率少的太阳电池组件串对正常输出的太阳电池组件串的影响，并能起到缓冲的作用。
如上所述，如果要达到更好的实用新型效果，本实用新型中的隔离电路及稳压电路可以同时具备。
本实用新型的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，不仅通过保证每一太阳电池组件串可以输出最大功率而提高太阳电池单元整体的输出功率，而且成本较低，尤其适用于光伏建筑一体化。
总之，以上所述仅为本实用新型的实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围，而是用于说明本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，其特征在于，包括太阳电池单元，所述太阳电池单元包括多个并联的太阳电池组件串，每一太阳电池组件串包括串联连接的一个所述MPPT单元及至少两个太阳电池组件，且串联的太阳电池组件的输出端连接至所述MPPT单元的输入端，其中所述MPPT单元包括MPPT电路。
2.如权利要求1所述的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的隔离电路。
3.如权利要求2所述的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT单元的隔离电路包括整流二极管或者肖特基二极管。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的带有分布式MPPT单元的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT单元还包括串联在所述MPPT电路后端的稳压电路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101964608A (zh) * 2010-09-13 2011-02-02 北京信息科技大学 一种光伏发电分布式最大功率输出系统
CN102904483A (zh) * 2011-07-26 2013-01-30 台达电子工业股份有限公司 太阳能发电系统及其接线盒
CN103311338A (zh) * 2013-06-18 2013-09-18 南京集能易新能源技术有限公司 一种太阳能电池组件

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