CN204696998U - 一种带有分布式mppt优化器单元的光伏发电系统 - Google Patents

一种带有分布式mppt优化器单元的光伏发电系统 Download PDF

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葛鹏霄
赵龙
罗劼
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Abstract

本实用新型公开了一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，包括：太阳能电池单元、MPPT优化器单元、电容、二极管、下垂控制单元和逆变器，每个太阳能电池单元对应设置一个MPPT优化器单元，MPPT优化器单元的输出端各并联一个电容后再串联一个二极管后并联在一起，接至逆变器的输入端，同时，下垂控制单元采用下垂控制特性，控制每个MPPT优化器单元输出端以电压源的方式并联。本实用新型各个MPPT优化器单元之间并联简单可靠，在保证每个太阳能电池单元都达到最大功率输出的同时，每个MPPT优化器单元都可以独立工作，不受逆变器输出端负载情况和逆变器侧故障的影响，做到故障的最小化隔离，提高了系统工作可靠性。

Description

一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统。
背景技术
光伏发电系统是一种将太阳能转换为电能的装置，通过并接到电力系统中供用户使用。传统的光伏发电系统主要由PV电池组件、MPPT电路和逆变器组成，是一种线性架构，由PV电池组件采集太阳能转换为直流电能输出，经升压电路实现电压调节和MPPT功能，然后再逆变并网供电。此系统结构相对简单，思路明确，是早期甚至现在的很多光伏生产商主要采用的系统组成方案。但是，随着光伏产业的飞速发展，以光伏阵列为基础的光伏电站规模越来越大，传统的系统架构逐渐呈现出很多不足，如电池板的MPPT失配损失等一系列缺点。
针对这些问题，提出了分布式MPPT优化器的方案，即对每一电池板子阵单元进行就地的MPPT优化，然后再统一并联的方案，这种方案可以较好的解决因MPPT失配而造成的电量损失。传统的分布式MPPT优化器方案并联通常采用电流源型并联方式，其基本结构如图1所示：太阳能电池板MPPT工作由MPPT优化器单元完成，MPPT优化器单元后串联一个电感，来更好的实现电流源并联，其优点是对于后端的逆变器而言控制简单，而且并联比较容易。但是该方案存在一些问题：1、每个MPPT优化器单元无法独立工作，当逆变器端无带载要求时MPPT优化器单元无法工作；2、各个MPPT优化器单元的故障不能隔离，即当一个模块发生故障时会导致其他模块故障，从而导致整个系统都无法工作；3、后端逆变器发生故障时会影响到每个模块。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，该系统各个MPPT优化器单元输出端以电压源的方式并联，其并联简单可靠，在保证每个太阳能电池单元都达到最大功率输出的同时，每个MPPT优化器单元都可以独立工作，不受逆变器输出端负载情况和逆变器侧故障的影响，可以做到故障的最小化隔离，阻止故障扩散，提高了系统工作的可靠性。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，其特征在于，包括N个太阳能电池单元、N个MPPT优化器单元、N个电容以及一逆变器，N为大于等于2的正整数；其中，所述N个太阳能电池单元与N个MPPT优化器单元、N个电容一一对应，光伏组件的输出端连接MPPT优化器单元的输入端，MPPT优化器单元的输出端并接所述电容，N个电容并联连接后接入逆变器。
特别地，所述MPPT优化器单元采用DC/DC变换器。
特别地，所述系统还包括N个二极管，设置于每个MPPT优化器单元输出端的电容与逆变器输入端之间。
特别地，所述系统还包括一个下垂控制单元，其输出端连接N个MPPT优化器单元的控制端。
特别地，所述系统每个太阳能电池单元包括若干个太阳能电池板子阵。
本实用新型提出的一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，该系统各个MPPT优化器单元输出端以电压源的方式并联，其并联简单可靠，在保证每个太阳能电池单元都达到最大功率输出的同时，每个MPPT优化器单元都可以独立工作，不受逆变器输出端负载情况和逆变器侧故障的影响，可以做到故障 的最小化隔离，阻止故障扩散，提高了系统工作的可靠性。
附图说明
图1是传统的带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统框图；
图2是本实用新型实施例提供的一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图2所示，图2是本实用新型实施例提供的一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统框图。该系统包括：太阳能电池单元、MPPT优化器单元、电容、二极管、下垂控制单元和逆变器。
所述一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统具体包括：N个太阳能电池单元、N个MPPT优化器单元、N个电容、N个二极管、一个下垂控制单元和一个逆变器，(N为大于等于2的正整数)。其中，每个太阳能电池单元包括若干个太阳能电池板子阵，MPPT优化器单元采用DC/DC变换器。
其中，第一太阳能电池单元连接第一DC/DC变换器输入端，第一DC/DC变换器输出端并联第一电容C1后，再串联第一二极管D1，连接到逆变器的输入端； 第二太阳能电池单元连接第二DC/DC变换器输入端，第二DC/DC变换器输出端并联第二电容C2后，再串联第二二极管D2，与第一DC/DC变换器输出端并联连接到逆变器的输入端；以此类推，第N太阳能电池单元连接第N DC/DC变换器输入端，第N DC/DC变换器输出端并联第N电容Cn后，再串联第N二极管Dn，与第N-1DC/DC变换器输出端并联连接到逆变器的输入端。下垂控制单元的输出端连接N个DC/DC变换器的控制端。
所述一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统工作原理为：第一太阳能电池单元采集太阳能转换为直流电能输出，第一DC/DC变换器使第一太阳能电池单元达到最大输出功率，并将第一太阳能电池单元输出的直流电压输出到逆变器。第二太阳能电池单元采集太阳能转换为直流电能输出，第二DC/DC变换器使第二太阳能电池单元达到最大输出功率，第二DC/DC变换器输出端与第一DC/DC变换器输出端并联，将第二太阳能电池单元输出的直流电压输出到逆变器。同理，第N太阳能电池单元采集太阳能转换为直流电能输出，第N DC/DC变换器使第N太阳能电池单元达到最大输出功率，第N DC/DC变换器输出端与第N-1DC/DC变换器输出端并联，将第N太阳能电池单元输出的直流电压输出到逆变器。由此，实现将所有太阳能电池单元输出的直流电压并联输出到逆变器输入端，并保证每个太阳能电池单元都达到最大功率输出，逆变器将输入的直流电压转换为交流电压并入电网供电。其中，每个DC/DC变换器输出端并联一个电容后接入逆变器，所有的DC/DC变换器输出端均以电压源的方式并联在一起，并最终接至逆变器输入端，使每个DC/DC变换器可以独立工作，不受逆变器输出端负载情况的影响，即使逆变器输出端空载，DC/DC变换器仍然可以正常工作。同时，每个电容与逆变器输入端之间串联一个二极管，当逆变器侧发生故障时，可以将逆变器侧故障与DC/DC变换器隔离开来，使DC/DC变换器不 受逆变器侧故障情况的影响，做到故障的最小化隔离，阻止故障扩散，提高了系统工作的可靠性。同时，于本实施例中每个DC/DC变换器控制端均与下垂控制单元连接，采用下垂控制特性完成所有的DC/DC变换器输出端以电压源的方式并联，使得各DC/DC变换器之间的并联简单可靠。
本实用新型的技术方案将每个太阳能电池单元对应设置一个MPPT优化器单元，MPPT优化器单元的输出端各并联一个电容后再串联一个二极管，之后并联在一起，接至逆变器的输入端，同时，下垂控制单元采用下垂控制特性，控制每个MPPT优化器单元输出端以电压源的方式并联，使得系统各个MPPT优化器单元输出端以电压源的方式并联，其并联简单可靠，在保证每个太阳能电池单元都达到最大功率输出的同时，每个MPPT优化器单元都可以独立工作，不受逆变器输出端负载情况和逆变器侧故障的影响，可以做到故障的最小化隔离，阻止故障扩散，提高了系统工作的可靠性。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，其特征在于，包括N个太阳能电池单元、N个MPPT优化器单元、N个电容以及一逆变器，N为大于等于2的正整数；其中，所述N个太阳能电池单元与N个MPPT优化器单元、N个电容一一对应，光伏组件的输出端连接MPPT优化器单元的输入端，MPPT优化器单元的输出端并接所述电容，N个电容并联连接后接入逆变器。
2.根据权利要求1所述的带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT优化器单元采用DC/DC变换器。
3.根据权利要求2所述的带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，其特征在于，还包括N个二极管，设置于每个MPPT优化器单元输出端的电容与逆变器输入端之间。
4.根据权利要求3所述的带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，其特征在于，还包括一个下垂控制单元，其输出端连接N个MPPT优化器单元的控制端。
5.根据权利要求4所述的带有分布式MPPT优化器单元的光伏发电系统，其特征在于，每个太阳能电池单元包括若干个太阳能电池板子阵。
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