CN202168006U - 多路mppt电路及太阳能光伏逆变器 - Google Patents

多路mppt电路及太阳能光伏逆变器 Download PDF

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黄聚永
魏路
卢学祥
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Abstract

本实用新型公开了一种多路MPPT电路及太阳能光伏逆变器，涉及太阳能发电技术领域，该多路MPPT电路，包括：多条MPPT支路，每条MPPT支路均设有两个输入端及两个输出端，第一输入端和第一输出端之间设有储能单元(1)和整流单元(2)，储能单元(1)的第一端与第一输入端连接，整流单元(2)的第一端与第一输出端连接，储能单元(1)的第二端和整流单元(2)的第二端连接，且连接点与开关管单元(3)的第一端连接，开关管单元(3)的第二端分别与第二输入端和第二输出端连接。本实用新型通过设置多条MPPT支路并联，并根据多条MPPT支路的情况选择合适的开关管导通时间，使各条支路上的MPPT点一致，以降低施工难度，最大程度发挥BIPV系统的发电效率。

Description

多路MPPT电路及太阳能光伏逆变器
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种多路MPPT电路及太阳能光伏逆变器。
背景技术
随着世界环境问题不断被重视以及国家的能源战略问题，大规模开发新型能源得到了世界各国的普遍重视，新能源产业成为国际上发展最快的行业，太阳能发电将在二十一世纪超过核电成为最重要的基础能源之一，建筑集成光伏(Building Integrated Photovoltaic，BIPV)具有良好的发展前景，未来BIPV将占领60％光伏发电市场份额，具有非常大的发展空间。
光伏逆变器是光伏发电系统的重要组成部分和关键环节，建筑集成光伏产生的直流电必须通过光伏逆变器转化成交流电之后才能并网发电或离网使用。
目前的光伏逆变器都是根据普通平板太阳能电池设计的，不能很好的适应BIPV的特性：多支路结构，各支路最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)点不一致。现行的光伏逆变器是通过多条支路的串行连接，不能很好的发挥BIPV的特性，并且造成BIPV施工复杂，发电效率低下。
因此很有必要设计设计一种多路MPPT电路，以很好的适应BIPV的特性，降低施工难度，提高BIPV发电效率。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：如何解决建筑集成光伏系统中施工难度大，发电效率低的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多路MPPT电路，包括：多条MPPT支路，每条MPPT支路均设有两个输入端及两个输出端，第一输入端和第一输出端之间设有储能单元和整流单元，所述储能单元的第一端与所述第一输入端连接，所述整流单元的第一端与所述第一输出端连接，所述储能单元的第二端和所述整流单元的第二端连接，且连接点与开关管单元的第一端连接，所述开关管单元的第二端分别与第二输入端和第二输出端连接。
优选地，所述第一输入端和所述储能单元之间还设有第一滤波单元。
优选地，所述第一滤波单元为滤波电容C1，所述第一输入端和所述储能单元的连接点与所述滤波电容C1的正极连接，所述滤波电容C1的负极分别与所述第二输入端和第二输出端连接。
优选地，所述第一输出端和所述整流单元之间还设有第二滤波单元。
优选地，所述第二滤波单元为滤波电容C2和滤波电容C3，所述第一输出端和所述整流单元的连接点分别与所述滤波电容C2的第一端和所述滤波电容C3的正极连接，所述滤波电容C2的第二端分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接，所述滤波电容C3的负极分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接
优选地，所述储能单元为储能电感，所述储能电感的第一端与所述第一输入端连接，所述储能电感的第二端分别与所述开关管单元和所述整流单元连接。
优选地，所述开关管单元为IGBT管，所述IGBT管的集电极与所述储能单元连接，所述IGBT管的发射极分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接。
优选地，所述整流单元包括整流二极管，所述整流二极管的阳极分别与所述储能单元和所述开关管单元连接，所述整流二极管的阴极与所述第一输出端连接。
本实用新型还公开了一种采用所述的多路MPPT电路的太阳能光伏逆变器，包括：多个太阳能电池、与太阳能电池数量相同支路数的多路MPPT电路和直流交流转换电路，其中，
每个太阳能电池的两个输出端分别与所述多路MPPT电路中对应支路的两个输入端连接，所述多路MPPT电路中每条MPPT支路的第一输出端相互连接，且连接点与所述直流交流转换电路的第一输入端连接，所述多路MPPT电路中每条MPPT支路的第二输出端相互连接，且连接点与所述直流交流转换电路的第二输入端连接。
(三)有益效果
本实用新型通过设置多条MPPT支路并联，并根据所述多条MPPT支路的情况选择合适的开关管导通时间，使各条支路上的MPPT点一致，以降低施工难度，最大程度发挥BIPV系统的发电效率。
附图说明
图1是按照本实用新型一种实施方式的多路MPPT电路的结构示意图；
图2是图1中所示的多路MPPT电路中一条支路的结构示意图；
图3是图1中所示的多路MPPT电路中各条MPPT支路的IGBT管的开启相位示意图；
图4是采用图1所示的多路MPPT电路的太阳能光伏逆变器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实施方式的多路MPPT电路包括四条支路来说明本实用新型，但不限定本实用新型的范围，包括：四条MPPT支路，下面以其中的一条支路来具体说明本实用新型，如图2所示，每条MPPT支路均设有两个输入端及两个输出端，第一输入端和第一输出端之间设有储能单元1和整流单元2，所述储能单元1的第一端与所述第一输入端连接，所述整流单元2的第一端与所述第一输出端连接，所述储能单元1的第二端和所述整流单元2的第二端连接，且连接点与开关管单元3的第一端连接，所述开关管单元3的第二端分别与第二输入端和第二输出端连接。
所述储能单元1为储能电感L1，所述储能电感L1的第一端与所述第一输入端连接，所述储能电感L1的第二端分别与所述开关管单元3和所述整流单元2连接。
所述开关管单元3为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)，该IGBT管即为图2中DG1和Q1的组合，所述IGBT管的集电极分别与所述储能单元1和所述整流单元2连接，所述IGBT管的发射极分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接。
所述整流单元2包括整流二极管D1，所述整流二极管D1的阳极分别与所述储能单元1和所述开关管单元3连接，所述整流二极管D1的阴极与所述第一输出端连接。
所述第一输入端和所述储能单元1之间还设有第一滤波单元4，所述第一滤波单元4为滤波电容C1，所述第一输入端和所述储能单元1的连接点与所述滤波电容C1的正极连接，所述滤波电容C1的负极分别与所述第二输入端和第二输出端连接。
所述第一输出端和所述整流单元2之间还设有第二滤波单元5，所述第二滤波单元5为滤波电容C2和滤波电容C3，所述第一输出端和所述整流单元的连接点分别与所述滤波电容C2的第一端和所述滤波电容C3的正极连接，所述滤波电容C2的第二端分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接，所述滤波电容C3的负极分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接。
本实用新型的多路MPPT电路采用模块化设计方案，每条支路可根据现场情况灵活调整。
本实用新型的多路MPPT电路中IGBT管的控制采用等频率、均相位的方法，即多路boost电路的开关管的开关频率一致，对于图1所示的多路MPPT电路，可将各条MPPT支路的IGBT管的开启相位(此处的IGBT管的门极为高电平时开启)设置为依次相差360度/支路数(图中的2π即代表360度)，如图3所示，这种控制方法可不增加滤波电容的情况下最大限度的降低输出电压的纹波电压。
如图2所示，以一条支路说明所述多路MPPT电路的工作原理：当IGBT管导通时，二极管D1截止(t＝0～DTs)，输入电压(即第一输入端PV1+和第二输入端PV1-之间的电压)向能量传递电感L1充磁，输出电压(即第一输出端DC1和第二输出端DC-之间的电压)靠滤波电容C2和C3维持；当IGBT管截止时，二极管D1导通(t＝DTs～Ts)，电感L1把前一阶段贮存的能量全部释放给负载和电容C2及C3。显然，IGBT管导通的时间越长，即占空比D越大，负截获得的能量越多，输出电压越高，通过调节占空比D即可实现太阳能电池的最大功率跟踪，分别对各支路的占空比单独调节，即可实现各条MPPT支路的MPPT一致。
根据不同支路的情况选择合适的IGBT管导通时间，使各条支路上的MPPT点一致，可很好的适应BIPV的多支路结构，以降低了施工难度，最大发挥BIPV系统的发电效率，并且MPPT路数可根据现场情况灵活调整(功率可调、路数可调)，降低系统造价，大幅度提高系统性价比，可以满足用户的多种需求，实用性强。
如图4所示，本实用新型还公开了一种采用所述的多路MPPT电路的太阳能光伏逆变器，包括：多个太阳能电池、与太阳能电池数量相同支路数的多路MPPT电路和直流交流转换电路，其中，
每个太阳能电池的两个输出端分别与所述多路MPPT电路中对应支路的两个输入端连接，所述多路MPPT电路中每条MPPT支路的第一输出端相互连接，且连接点与所述直流交流转换电路的第一输入端连接，所述多路MPPT电路中每条MPPT支路的第二输出端相互连接，且连接点与所述直流交流转换电路的第二输入端连接。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种多路MPPT电路，其特征在于，包括：多条MPPT支路，每条MPPT支路均设有两个输入端及两个输出端，第一输入端和第一输出端之间设有储能单元(1)和整流单元(2)，所述储能单元(1)的第一端与所述第一输入端连接，所述整流单元(2)的第一端与所述第一输出端连接，所述储能单元(1)的第二端和所述整流单元(2)的第二端连接，且连接点与开关管单元(3)的第一端连接，所述开关管单元(3)的第二端分别与第二输入端和第二输出端连接。
2.如权利要求1所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述第一输入端和所述储能单元(1)之间还设有第一滤波单元(4)。
3.如权利要求2所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述第一滤波单元(4)为滤波电容C1，所述第一输入端和所述储能单元(1)的连接点与所述滤波电容C1的正极连接，所述滤波电容C1的负极分别与所述第二输入端和第二输出端连接。
4.如权利要求1所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述第一输出端和所述整流单元(2)之间还设有第二滤波单元(5)。
5.如权利要求4所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述第二滤波单元(5)为滤波电容C2和滤波电容C3，所述第一输出端和所述整流单元的连接点分别与所述滤波电容C2的第一端和所述滤波电容C3的正极连接，所述滤波电容C2的第二端分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接，所述滤波电容C3的负极分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接。
6.如权利要求1～5中任一项所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述储能单元(1)为储能电感，所述储能电感的第一端与所述第一输入端连接，所述储能电感的第二端分别与所述开关管单元(3)和所述整流单元(2)连接。
7.如权利要求1～5中任一项所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述开关管单元(3)为IGBT管，所述IGBT管的集电极与所述储能单元(1)连接，所述IGBT管的发射极分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接。
8.如权利要求1～5中任一项所述的多路MPPT电路，其特征在于，所述整流单元(2)包括整流二极管，所述整流二极管的阳极分别与所述储能单元(1)和所述开关管单元(3)连接，所述整流二极管的阴极与所述第一输出端连接。
9.一种采用权利要求1～8中任一项所述的多路MPPT电路的太阳能光伏逆变器，其特征在于，包括：多个太阳能电池、与太阳能电池数量相同支路数的多路MPPT电路和直流交流转换电路，其中，
每个太阳能电池的两个输出端分别与所述多路MPPT电路中对应支路的两个输入端连接，所述多路MPPT电路中每条MPPT支路的第一输出端相互连接，且连接点与所述直流交流转换电路的第一输入端连接，所述多路MPPT电路中每条MPPT支路的第二输出端相互连接，且连接点与所述直流交流转换电路的第二输入端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102857142A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 北京七星华创弗朗特电子有限公司 多路mppt电路及太阳能光伏逆变器
CN104135182A (zh) * 2014-08-25 2014-11-05 深圳市创皓科技有限公司 一种外置连接多路mppt控制器的光伏并网逆变器
CN105679776A (zh) * 2014-12-05 2016-06-15 现代自动车株式会社 用于车辆的车体集成型太阳能电池

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