专利名称：一种功率跟踪控制装置及光伏发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光伏发电领域，尤其涉及一种功率跟踪控制装置及光伏发电系统。
技术背景随着工业脚步的加速前进，资源短缺问题日益严重，而电能是支撑世界工业发展的关键，目前使用的主要发电资源是煤炭、石油等各种不可再生资源；这种不可再生资源是制约着未来经济的发展重要因素之一。发展一种绿色、环保的可再生发电技术已经成为世界各国的重要战略计划，其中光伏发电成为主要计划之一。而对光伏电池板的最大功率跟踪控制是光伏发电系统的一个重要部分，因此，就如何提高光伏发电系统的对光伏电池板的最大功率跟踪是光伏发电领域研究的一个重点。由于阴影的遮挡、光伏电池组件本身参数不一致以及发电系统光伏电池板配置不一致的情况下都会造成光伏发电系统输入不一致；这些都会导致发电量的大幅下跌，这种造成光伏系统发电效率下降的原因称为系统失配；系统失配对发电量的实际影响很难通过简单的计算公式获得例如局部遮蔽、飘动的云、附近物品的反射、各种不同的倾斜角和方向、表面污染以及太阳能电池阵列上的温度变化；事实上，即使太阳能电池阵列只被遮蔽少量面积也会导致25%到50%的功率损耗。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可以提高光伏发电系统对光伏电池板的最大功率跟踪的功率跟踪控制装置。本实用新型是这样实现的，一种功率跟踪控制装置，包括用于将太阳能电池接入的输入电路；与所述输入电路连接，用于跟踪太阳能电池板的最大功率的最大功率控制电路；与所述最大功率控制电路连接的PWM脉冲调制电路；与所述PWM脉冲调制电路连接的移相电路；以及分别与所述输入电路和所述移相电路连接，用于升压的交错并联电路。更进一步地，所述交错并联电路包括第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容，第一电感、第二电感；第一开关管的第一端与第二电感的一端连接，第一开关管的第二端接地，第一开关管的控制端连接PWM脉冲调制信号，所述第一开关管的控制端控制第一端与第二端之间的导通；所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端与所述第二电感的另一端连接；第二开关管的第一端与第一电感的一端连接，第二开关管的第二端接地，第二开关管的控制端连接PWM脉冲调制信号，所述第二开关管的控制端控制第一端与第二端之间的导通；所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端与所述第一电感的另一端连接。更进一步地，所述第一开关管为第一 MOS管，第一 MOS管的栅极作为第一开关管的控制端，第一 MOS管的漏极作为第一开关管的第一端，第一 MOS管的源极作为第一开关管的
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弟一觸。[0008]更进一步地，所述第二开关管为第二 MOS管，第二 MOS管的栅极作为第二开关管的控制端，第二 MOS管的漏极作为第二开关管的第一端，第二 MOS管的源极作为第二开关管的
第二端。[0009]本实用新型的目的还在于提供一种光伏发电系统，包括光伏电池板以及与所述光伏电池板连接的功率跟踪控制装置，所述功率跟踪控制装置为上述的功率跟踪控制装置。在本实用新型中，采用交错并网多MPPT跟踪装置不仅可以调高MPPT跟踪电路的单机容量，而且减小了每个开关管的电流应力和输出电流的纹波，从而提高了系统的可靠性；另外，在光伏发电系统的辐照量不同等造成光伏发电系统输入参数不一致条件下可以实现闻效的最大功率跟踪。
图I是现有技术中在光伏阴影条件下电池板输入示意图；图2是本实用新型提供的多MPPT控制模块结构示意图；图3是本实用新型提供的功率跟踪控制装置的模块结构示意图；图4是本实用新型提供的交错并联多MPPT控制的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基
本原理。图2示出了多MPPT控制模块的结构；多个电池板A1、A2、A3、……An通过最大功率跟踪器An与DC/AC转换器连接，多个电池板B1、B2、B3、……Bn通过最大功率跟踪器Bn与DC/AC转换器连接，而DC/AC转换器连接电网。交错并联多MPPT控制技术是一种应用太阳能发电领域的技术，用于在不同辐照条件下跟踪光伏电池板的最大输出功率，其特征在于输入电路，交错并联电路，最大功率控制算法，移相电路，升压控制算法，数字信号处理器控制单元组成。其特征在于交错并联多MPPT控制技术能在光伏电池板存在阴影，表面积沉等造成辐照不同的条件下或由于组件差别造成光伏发电系统单元的输出不同的情况下最大功率跟踪得到最高效率。同时，使用交错并联拓扑结构，减小了 MPPT跟踪电路的输出纹波。本实用新型提供的功率跟踪控制装置主要应用于光伏发电系统中，该光伏发电系统包括光伏电池板以及与光伏电池板连接的功率跟踪控制装置；图3示出了本实用新型提供的功率跟踪控制装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下功率跟踪控制装置包括输入电路101、交错并联电路102、最大功率控制电路103、PWM脉冲调制电路104和移相电路105 ;其中输入电路102用于将太阳能电池接入，最大功率控制电路103与输入电路102连接，用于跟踪太阳能电池板的最大功率的，PWM脉冲调制电路104与最大功率控制电路103连接，移相电路105与P丽脉冲调制电路104连接，交错并联电路102分别与输入电路101和移相电路105连接，用于升压。如图4所示，交错并联电路102包括第一开关管、第二开关管、第一电容Cl、第二电容C2,第一电感LI、第二电感L2 ;其中第一开关管Ql的第一端与第二电感L2的一端连接，第一开关管Ql的第二端接地，第一开关管Ql的控制端连接PWM脉冲调制信号，所述第一开关管Ql的控制端控制第一端与第二端之间的导通；第一电容Cl的一端接地，所述第一电容Cl的另一端与所述第二电感L2的另一端连接；第二开关管Q2的第一端与第一电感LI的一端连接，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的控制端连接PWM脉冲调制信号，第二开关管Q2的控制端控制第一端与第二端之间的导通；第二电容C2的一端接地，第二电容C2的另一端与第一电感LI的另一端连接。交错并联电路102是由两个开关管，两个电容，两个电感组成的升压电路，它们通过导线连接，构成boost升压的作用。·[0021]在本实用新型中，开关管可以为MOS管、三极管、可控硅等元器件；其中，当第一开关管为第一 MOS管Ql时，第一 MOS管Ql的栅极作为第一开关管的控制端，第一 MOS管Ql的漏极作为第一开关管的第一端，第一 MOS管Ql的源极作为第一开关管的第二端；当第二开关管为第二 MOS管Q2时，第二 MOS管Q2的栅极作为第二开关管的控制端，第二 MOS管Q2的漏极作为第二开关管的第一端，第二 MOS管Q2的源极作为第二开关管的第二端。在本实用新型中，输入电路101是由接线端子和输入保护器件，它们起着将太阳能电池板接入交错并联多MPPT控制电路和保护在电流过大的情况下不损坏元器件。最大功率控制电路103主要是基于DSP的软件控制算法，起着跟踪电池板的最大功率的功能。移相电路105是采用DSP软件控制的电路，起着将驱动信号实现交错的功能。本新型实用专利特别适合组串时逆变器的最大功率跟踪，离网系统的MPPT控制器，克服了在阴影条件下，由于光伏阴影造成辐照量不一致时的采用交错控制方式，将驱动脉冲进行移向进行控制开关管的导通和截止，可以减少电路的输出纹波，减小滤波电容。光伏电池在辐照不同或串并联组串不一致的情况下，会出现如图I所示的输出波形，光伏电池输出会呈现双峰波，在普通的但MPPT控制情况下会出现跟踪误差，交错并联多MPPT控制方式是采用交错并联的拓扑结构和MPPT技术相结合，实现的每个到逆变器或光伏控制的组串进行MPPT跟踪，采用交错并联驱动脉冲对开关管进行控制。特别适合组串型并网逆变器和离网光伏控制器。本实用新型提供的功率跟踪控制装置主要应用在不同辐照条件下光伏发电的最大功率跟踪。交错并联多MPPT控制技术是在交错并联boost电路的基础上，实现多最大功率跟踪技术。该技术不仅可以解决当前单MPPT在辐照条件变化情况下，控制器能快速跟踪电池板输出功率的变化，获取更多能量在本实用新型中，交错并联多MPPT控制技术是一种应用太阳能发电领域的技术，用于在不同辐照条件下跟踪光伏电池板的最大输出功率，交错并联多MPPT控制技术能在光伏电池板存在阴影，表面积沉等造成辐照不同的条件下或由于组件差别造成光伏发电系统单元的输出不同的情况下最大功率跟踪得到最高效率。在本实用新型中，功率电路使用交错并联作为光伏发电系统的最大功率跟踪单元的功率承载部分。交错并联电路的输出驱动脉冲必须进行移相处理，该电路可以用硬件电路实现，也可以在DSP内完成。另外，还包含合适的最大功率控制算法，其算法可以是扰动观察法，短路电流比例系数法，插值计算法，电导增量法或模糊控制算法中的任意一种算法。交错并联多MPPT控制技术的特征在MPPT控制算法必须和交错并联控制相结合。在本实用新型中，采用交错并网多MPPT跟踪装置不仅可以调高MPPT跟踪电路的单机容量，而且减小了每个开关管的电流应力和输出电流的纹波，从而提高了系统的可靠性；另外，在光伏发电系统的辐照量不同等造成光伏发电系统输入参数不一致条件下可以实现闻效的最大功率跟踪。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种功率跟踪控制装置，其特征在于，包括 用于将太阳能电池接入的输入电路； 与所述输入电路连接，用于跟踪太阳能电池板的最大功率的最大功率控制电路； 与所述最大功率控制电路连接的PWM脉冲调制电路； 与所述PWM脉冲调制电路连接的移相电路；以及 分别与所述输入电路和所述移相电路连接，用于升压的交错并联电路。
2.如权利要求I所述的功率跟踪控制装置，其特征在于，所述交错并联电路包括 第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容，第一电感、第二电感； 第一开关管的第一端与第二电感的一端连接，第一开关管的第二端接地，第一开关管的控制端连接PWM脉冲调制信号，所述第一开关管的控制端控制第一端与第二端之间的导通； 所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端与所述第二电感的另一端连接； 第二开关管的第一端与第一电感的一端连接，第二开关管的第二端接地，第二开关管的控制端连接PWM脉冲调制信号，所述第二开关管的控制端控制第一端与第二端之间的导通； 所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端与所述第一电感的另一端连接。
3.如权利要求2所述的功率跟踪控制装置，其特征在于，所述第一开关管为第一MOS管，第一 MOS管的栅极作为第一开关管的控制端，第一 MOS管的漏极作为第一开关管的第一端，第一 MOS管的源极作为第一开关管的第二端。
4.如权利要求2所述的功率跟踪控制装置，其特征在于，所述第二开关管为第二MOS管，第二 MOS管的栅极作为第二开关管的控制端，第二 MOS管的漏极作为第二开关管的第一端，第二 MOS管的源极作为第二开关管的第二端。
5.一种光伏发电系统，包括光伏电池板以及与所述光伏电池板连接的功率跟踪控制装置，其特征在于，所述功率跟踪控制装置为权利要求1-4任一项所述的功率跟踪控制装置。
专利摘要本实用新型适用于光伏发电领域，提供了一种功率跟踪控制装置及光伏发电系统；功率跟踪控制装置包括用于将太阳能电池接入的输入电路;与输入电路连接用于跟踪太阳能电池板的功率的最大功率控制电路;与最大功率控制电路连接的PWM脉冲调制电路;与PWM脉冲调制电路连接的移相电路;以及分别与输入电路和移相电路连接用于升压的交错并联电路。在本实用新型中，采用交错并网多MPPT跟踪装置不仅可以调高MPPT跟踪电路的单机容量，而且减小了每个开关管的电流应力和输出电流的纹波，从而提高了系统的可靠性；另外，在光伏发电系统的辐照量不同等造成光伏发电系统输入参数不一致条件下可以实现高效的最大功率跟踪。
文档编号H02N6/00GK202663326SQ20122022471
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者王宜志, 方全 申请人:深圳古瑞瓦特新能源有限公司