一种提高太阳能光伏发电能效的同步整流系统与控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能光伏发电领域，具体是一种同步整流装置及提高太阳能光伏发 电能效的同步整流系统与控制方法。
【背景技术】
[0002] 能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，也是影响国家安全的重要因素。传 统的石化能源属于不可再生能源，面临着枯竭的危险。另一方面，由于燃烧化石燃料，给大 气造成了重度污染。
[0003] 为了解决能源供应这一重大问题，全世界的各个国家都加快了对新能源的开发。 太阳能作为一种清洁能源，具有以下几个特点：第一，取之不尽。第二，易于获取，普遍存在。 第三，清洁，无污染。
[0004] 太阳能的开发利用是解决传统石化能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等 问题的有效途径，是人类发展的理想替代能源。太阳能的利用主要包括光热利用（热力子 发电、屋顶的太阳能热水器等）、太阳能发电、光化利用等。光伏发电正在由边远农村和特殊 应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。
[0005] 我国光伏发电产业起步于20世纪70年代，于90年代中期进入稳步发展时期，太 阳能电池及组件产量逐年增加，目前已跃居全球第一。
[0006] 在国家一系列优惠政策的刺激下，我国光伏产业发展迅速，2012年年底我国光伏 发电装机容量累计达到700万千瓦，2013年年底达到1716万千瓦，2014年达到了 2805万千 瓦。
[0007] 我国光伏发电主要以大规模光伏电站为主，采用的集中式光伏逆变器或组串式光 伏逆变器，普遍存在电池板能效低的问题，同时由于热斑效应导致电池板使用寿命低。
【发明内容】
[0008] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高太阳能光伏发电能效的同步整流技 术与控制方法，能大大提高光伏电站的能效，同时延长光伏电池板的使用寿命，促进我国光 伏发电事业的健康发展。
[0009] 本发明的技术解决方案如下：
[0010] -种同步整流装置，其特点在于，包括电抗器、第一功率开关管、第二功率开关管、 输入滤波电容、输出滤波电容、直流电压传感器、直流电流传感器和控制单元；
[0011] 所述电抗器的一端与所述输出滤波电容的正端相连，所述电抗器的另一端和所述 第一功率开关管与第二功率开关管的连接点相连；
[0012] 所述第一功率开关管的一端和所述电抗器与第二功率开关管的连接点相连，该功 率开关管的另一端分别和所述输入滤波电容的负端及所述输出滤波电容的负端相连；
[0013] 所述第二功率开关管的一端分别与所述直流电压传感器的输入端及所述输入滤 波电容的正端相连，所述功率开关管的另一端和所述电抗器与第一功率开关管的连接点相 连；
[0014] 所述直流电压传感器的输出端与所述控制单元的输入直流电压信号端相连；
[0015] 所述直流电流传感器的输入端和所述输入滤波电容的负端相连，该直流电流传感 器的输出端与所述控制单元的输入直流电流信号端相连；
[0016] 所述控制单元的两个输出功率开关管控制信号端分别与所述的第一功率开关管 输入控制信号端及第二功率开关管的输入控制信号端相连。
[0017] -种同步整流装置，其特点在于，包括电抗器、第一功率开关管、第二功率开关管、 输入滤波电容、输出滤波电容、直流电压传感器、直流电流传感器和控制单元；
[0018] 所述第二功率开关管的一端与所述输出滤波电容的正端相连，所述第二功率开关 管的另一端和所述第一功率开关管与电抗器的连接点相连；
[0019] 所述第一功率开关管的一端和所述电抗器与第二功率开关管的连接点相连，该功 率开关管的另一端分别和所述输入滤波电容的负端及所述输出滤波电容的负端相连；
[0020] 所述电抗器的一端分别与所述直流电压传感器的输入端及所述输入滤波电容的 正端相连，所述电抗器的另一端和第一功率开关管与第二功率开关管的连接点相连；
[0021] 所述直流电压传感器的输出端与所述控制单元的输入直流电压信号端相连；
[0022] 所述直流电流传感器的输入端和所述输入滤波电容的负端相连，该直流电流传感 器的输出端与所述控制单元的输入直流电流信号端相连；
[0023] 所述控制单元的两个输出功率开关管控制信号端分别与所述的第一功率开关管 输入控制信号端及第二功率开关管的输入控制信号端相连。
[0024] 所述第一功率开关管和第二功率开关管是M0SFET/IGBT。
[0025] -种提高太阳能光伏发电能效的同步整流系统，其特点在于，包括多个所述的同 步整流装置、多个光伏电池板和光伏逆变器；
[0026] 每个同步整流装置的输入端与光伏电池板的输出端相连，该同步整流装置的输出 端与光伏逆变器直流输入端相连，该光伏逆变器直流输出端接电网。
[0027] -种提高太阳能光伏发电能效的同步整流控制方法，其特征在于，包括如下步 骤：
[0028] 步骤1、初始值：设定无功功率给定值D，光伏逆变器直流输入电压下限值1^_;光 伏逆变器直流输入电压上限值UDC_;
[0029] 测量光伏电池板输出电压Upv、光伏电池板输出电流Ipv，计算光伏电池板输出功率 PpV;
[0030] 步骤2、给定所述第一功率开关管的占空比初值D，所述第二功率开关管的占空比 初值为1-D，使得同步整流控制开始工作，结合同步整流电路损耗，计算同步整流电路输出 功率P<w，公式如下：
[0031 ] Max: Pout= {P PV- [D X Plcissl+ (I-D) X Ploss2+PL) ]}
[0032] 约束条件：UDC_彡（DXU PV)彡 UDC_;
[0033] 其中：Plcissl为所述第一功率开关管⑶占空比为1时的损耗，P lciss2为所述第二功 率开关管⑷占空比为1时的损耗，匕为所述电抗器⑵的损耗，U De_为光伏逆变器直流 输入电压下限值，UDe_为光伏逆变器直流输入电压上限值；
[0034] 步骤3、输出脉宽调制PffM = D，7^7哥=1 :―:
[0035] 与现有技术相比，本发明的特点如下：
[0036] 1.对每块光伏电池板进行MPPT控制，大大提高了光伏电站的能效；
[0037] 2.解决了光伏电池板热斑问题，延长了电池板寿命；
[0038] 3.低成本。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明一种提高太阳能光伏发电能效的同步整流系统图。
[0040] 图2是本发明一种基于buck的提高太阳能光伏发电能效的同步整流装置框图。
[0041] 图3是本发明一种基于boost的提高太阳能光伏发电能效的同步整流装置框图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范 围。
[0043] 请先参阅图2,图2是本发明一种基于buck的提高太阳能光伏发电能效的同步整 流装置框图。如图所示，一种同步整流装置，包括电抗器2、第一功率开关管3、第二功率开 关管4、输入滤波电容5、输出滤波电容6、直流电压传感器7、直流电流传感器8和控制单元 9 ；
[0044] 所述电抗器2的一端与所述输出滤波电容6的正端相连，所述电抗器2的另一端 和所述第一功率开关管3与第二功率开关管4的连接点相连；
[0045] 所述第一功率开关管3的一端和所述电抗器2与第二功率开关管4的连接点相 连，该功率开关管3的另一端分别和所述输入滤波电容5的负端及所述输出滤波电