CN211908644U - 一种基于谐振scc实现光伏组件局部mppt的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路。其特征在于应用基于谐振SCC的功率处理电路解决光伏串由于遮挡、阴影等原因造成的功率失衡的问题，并通过处理其中产生的一小部分的功率来最大限度的提高功率转换效率，实现MPPT，减少损耗。实现所提出的一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路包括控制器、电流、电压采样电路，光伏组件GV1、GV2，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，电感L，电阻R1，二极管D1、D2、D3、D4。本实用新型使两个光伏组件共用一个谐振SCC电路，在光伏组件功率失配情况下，提高系统功率输出，实现功率动态平衡，更主要的是利用SCC模块的电压调节能力实现每块光伏元件的精确MPPT。

Description

一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路

技术领域：

本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种基于谐振SCC的光伏组件局部MPPT实现。

背景技术：

近年来，太阳能光伏(PV)能源作为传统碳生产能源的一种可行的替代品而获得了越来越多的重视。为了继续推动光伏能源与煤炭等其他资源的成本平价，在包括电力电子技术在内的诸多领域内需要不断的创新。新的电源管理架构可以影响太阳能发电的可行性，增加能源捕获，提高转化效率，降低生产成本。

传统的光伏电源架构是基于中央逆变器来管理一个串联的电池板，中央逆变器实现了最大功率点跟踪(MPPT)算法，该算法优化了来自太阳能电池阵列的功率流。串接光伏(PV)串的局部遮光或强度降低会严重影响其输出功率。同时，仅仅依靠中央逆变器实现最大功率点跟踪(MPPT)会产生较大的能量转换损耗，降低转换效率。

针对此类问题，已经提出的模块化架构，例如具有中央逆变器的级联 DC-DC转换器，微逆变器及其相关子模块变体，以通过分布式控制实现局部 MPPT。这种方法的主要缺点包括DC-DC转换器或微逆变器的额外成本，以及由于DC-DC转换器的转换效率损失(在此称为插入损耗)而导致峰值功率降低。也有通过保持各元素的串联完整性，使用并行电路处理不匹配的电流的方法，但是缺乏MPPT能力。本实用新型提出了一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT 的电路，所提出的谐振SCC能够在光伏阵列出现失配情况下优化系统的能量捕获, 实现光伏串功率动态平衡，采用谐振SCC，亦可减少开关管导通关断的电压尖峰，减少开关损耗，提高整个系统的输出功率。主要的，该拓扑在光伏组件的级别上处理所需的功率，并利用SCC电路的电压调节能力实现每块PV元件的精确MPPT, 从而最小化转换损耗，提高可靠性。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，能够在光伏串由于阴影、遮蔽等导致功率失配的情况下，实现功率的动态平衡，提高系统的输出功率。同时通过处理局部所需的功率实现本地MPPT,减少损耗，提高能量转化的效率和可靠性。该方法结构简单，体积小，且工作范围大。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于：包括：控制器，驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3、驱动电路4、光伏组件GV1、GV2, 谐振SCC电路三个部分。所述的谐振SCC电路包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、 C7，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D1、D2、D3、D4，电感L,电阻R1。光伏组件GV1和GV2串联在一起。所述的电容C1、C2串联着与光伏组件串的正负端相连。所述的开关管Q1的D极与GV2的正极相连，所述开关管Q2的D极与开关管 Q1的S极相连，S极与开关管Q3的D极相连，开关管Q3的S极与开关管Q4的D极相连，开关管Q4的S极与光伏组件GV1的负端和C2的一端相连。驱动电路分别控制开关管Q1,Q2,Q3,Q4的导通与关断。电容C4和D1并联，C5和D2并联， C6和D3并联，C7和D4并联，D1的负端与Q1的D极相连，正端与Q1的S极相连，D2的负端与Q2的D极相连，正端与Q2的S极相连，D3的负端与Q3的D 极相连，正端与Q3的S极相连，D4的负端与Q4的D极相连，正端与Q4的S极相连。电流、电压采样电路分别与光伏组件相连，采样结果送至控制器，执行本地MPPT。

进一步：所述控制器的控制信号分别与驱动电路1，驱动电路2，驱动电路3，驱动电路4相连。

进一步：所述的驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3、驱动电路4分别将控制信号放大后驱动开关管Q1、Q2、Q3、Q4。

进一步：所述的电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7均采用无极性陶瓷电容，电感L为普通电感，电阻R1为限流电阻，二极管D1、D2、D3、D4为普通二极管。

进一步：所述开关管Q1、Q3均为P沟道绝缘栅场效应管，所述开关管Q2、 Q4均为N沟道绝缘栅场效应管。

进一步：所述的控制器采用DSP28335。

进一步：所述的拓扑电路主要适用于光伏串局部MPPT实现。

本实用新型采用上述技术方案，有以下有益效果。

1.一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路能够实现光伏串功率动态平衡，且采用SCC电路能减少损耗，提高整个系统的输出功率。

2.一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路能通过处理光伏组件级别上的功率实现局部的MPPT功能，减少转换损耗，提高效率和可靠性。

3.一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路通过电流、电压采样进行计算处理后，实行闭环控制，使得控制更加精准。

4.一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路结构简单，体积小，转换效率高，可靠性强。

附图说明：

图1是本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路的结构图。

图2是本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路驱动信号连接图。

图3是本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路应用的概念图。

具体实施方式：

下面结合附图对实用新型的方案进行详细的说明。

本实用新型公开了一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路。如图1所示，为本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路的电路结构图。

一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于：包括：控制器，驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3、驱动电路4、光伏组件GV1、GV2, 谐振SCC电路三个部分。所述的谐振SCC电路包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、 C7，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D1、D2、D3、D4，电感L,电阻R1。光伏组件GV1和GV2串联在一起。所述的电容C1、C2串联着与光伏组件串的正负端相连。所述的开关管Q1的D极与GV2的正极相连，所述开关管Q2的D极与开关管 Q1的S极相连，S极与开关管Q3的D极相连，开关管Q3的S极与开关管Q4的 D极相连，开关管Q4的S极与光伏组件GV1的负端和C2的一端相连。驱动电路分别控制开关管Q1,Q2,Q3,Q4的导通与关断。电容C4和D1并联，C5和D2并联， C6和D3并联，C7和D4并联，D1的负端与Q1的D极相连，正端与Q1的S极相连，D2的负端与Q2的D极相连，正端与Q2的S极相连，D3的负端与Q3的D 极相连，正端与Q3的S极相连，D4的负端与Q4的D极相连，正端与Q4的S极相连。电流、电压采样电路分别与光伏组件相连，采样结果送至控制器，执行本地MPPT。

实现本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路的驱动电路及电流、电压采样图如图2所示。

具体的：所述的控制器用于连接驱动电路1，驱动电路2，驱动电路3，驱动电路4，驱动电路将控制信号放大后达到控制开关管的作用。

具体的：当检测到光伏串中其中一个电流输出较小的时候，控制器可以通过改变开关管的状态，控制功率流的流向，以达到功率的动态平衡。如图1所示，若GV2的输出功率由于阴影等原因小于GV1的输出功率，则功率从GV1传输至 GV2，顺序为(S1，S2，S3)。即，从GV1充电，在GV2上放电，并反转快速电容器的极性。如果要从GV2向GV1供电，则顺序将颠倒为(S2，S1，S3)。其中S1为Q1、Q3导通，S2为Q2、Q4导通，S3为Q2、Q3导通，即谐振槽关闭短路。

具体的：所述的电流、电压采样电路与光伏组件的输出、输入相连，以得到实现MPPT算法的必要参数。

具体的：通过采集电流、电压，控制器通过相应爬坡算法实现MPPT，并通过SCC的电压调节能力，进而控制光伏串的输出，提高转换的效率。

本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路的应用框图如图3所示。

本实用新型一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，能够在实现光伏串功率动态平衡的基础上实现MPPT，减少转换损耗，提高功率转化的效率，且结构简单，体积小。

以上对本实用新型的技术方案，进行了详细介绍。涉及本实用新型及相关范围，均视为抄袭。

Claims (5)

1.一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于：包括：控制器，驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3、驱动电路4、光伏组件GV1、GV2,谐振SCC电路三个部分，所述的谐振SCC电路包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D1、D2、D3、D4，电感L,电阻R1；光伏组件GV1和GV2串联在一起；所述的电容C1、C2串联着与光伏组件串的正负端相连，所述的开关管Q1的D极与GV2的正极相连，所述开关管Q2的D极与开关管Q1的S极相连，S极与开关管Q3的D极相连，开关管Q3的S极与开关管Q4的D极相连，开关管Q4的S极与光伏组件GV1的负端和C2的一端相连；驱动电路分别控制开关管Q1,Q2,Q3,Q4的导通与关断，电容C4和D1并联，C5和D2并联，C6和D3并联，C7和D4并联，D1的负端与Q1的D极相连，正端与Q1的S极相连，D2的负端与Q2的D极相连，正端与Q2的S极相连，D3的负端与Q3的D极相连，正端与Q3的S极相连，D4的负端与Q4的D极相连，正端与Q4的S极相连；电流、电压采样电路分别与光伏组件相连，采样结果送至控制器，执行本地MPPT。

2.根据权利要求1所述的一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于：驱动电路1，驱动电路2，驱动电路3,驱动电路4分别将控制信号进行功率放大后驱动开关管Q1,Q2,Q3,Q4。

3.根据权利要求1所述的一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于：所述开关管Q1,Q3为P沟道绝缘栅场效应管，开关管Q2,Q4为N沟道绝缘栅场效应管。

4.根据权利要求1所述的一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于，所用控制器为dsp28335。

5.根据权利要求1所述的一种基于谐振SCC实现光伏组件局部MPPT的电路，其特征在于：将谐振SCC电路应用于局部MPPT实现，通过SCC电路调压能力精确实现局部光伏组件的MPPT。

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