基于两步功率追踪的dmppt光伏功率优化器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器，包括至少一个由光伏模块及与之匹配的DC/DC变流器构成的基本单元，将基本单元串并联构成光伏阵列，通过集中式DC/AC逆变器与电网连接，所述DC/DC变流器由最大功率跟踪闭环控制电路控制，所述最大功率跟踪闭环控制电路采用两步功率追踪策略，所述两步功率追踪策略为暂态时采用大步长巡航追踪及稳态时采用小步长稳态调节。该优化器能明显抑制光伏模块失配现象，大大提高实际输出功率，同时全部低压功率器件只需采样模块输出电压，可省去贵重的电流传感器，成本低，效率高，控制简单。
【专利说明】
基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器
技术领域
[0001]本发明涉及光伏领域的分布最大功率追踪，具体地涉及一种基于两步功率追踪及旁路模式的DMPPT光伏功率优化器。
【背景技术】
[0002]随着日益严峻的能源危机及环境污染等问题，太阳能光伏发电受到日益广泛的应用。然而由于制造误差以实际应用条件的影响，例如阴影遮挡、污垢、电池老化及受热不均等，光伏模块输出的不匹配会形成局部过热，即热斑现象。
[0003]为了能够限制热斑现象，每个串联的光伏模块通常会并联一个旁路二极管，虽然旁路二极管可以有效保护光伏模块，但旁路二极管也会将被遮挡的光伏模块短路，从而造成一部分功率的浪费。同时，旁路二极管的引入又导致了光伏阵列在不匹配的情况下会呈现出多峰值的功率-电压特性曲线，给光伏阵列的最大点跟踪控制(MPPT)带来困难。
[0004]在多峰值的条件下，如何避免陷入某个局部最大功率点同时确定全局最大功率点是个较困难的问题。采用超级电容补偿方式可以改善光伏系统的输出特性，但只适用于阴影影响持续时间较短的情况。同时，即便找到全局最大功率点，其仍小于潜在最大功率点。为了能够克服这些缺点，近年来往往采用分布式最大功率追踪(Distributed MaximumPower Point Tracking, DMPPT)结构。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明的目的是提出一种基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器。该优化器能明显抑制光伏模块失配现象，大大提高实际输出功率，同时全部低压功率器件只需采样模块输出电压，可省去贵重的电流传感器，成本低，效率高，控制简单。
[0006]本发明的技术方案是:
一种基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器，其特征在于，包括至少一个由光伏模块及与之匹配的DC/DC变流器构成的基本单元，将基本单元串并联构成光伏阵列，通过集中式DC/AC逆变器与电网连接，所述DC/DC变流器由最大功率跟踪闭环控制电路控制，所述最大功率跟踪闭环控制电路采用两步功率追踪策略，所述两步功率追踪策略为暂态时采用大步长巡航追踪及稳态时采用小步长稳态调节。
[0007]优选的，所述DC/DC变流器并联旁路电路，比较各光伏模块的输出电压，若各光伏模块的输出电压相等，则导通旁路开关。
[0008]优选的，所述DC/DC变流器的拓扑结构包括Buck、Boost、Buck_Boost、Sepic或Zeta变流器中的一种或者多种。
[0009]优选的，所述两步功率追踪策略包括以下步骤:
米样各光伏模块的输出电压VmJt ；
采用的追踪步长D为D+10 Δ D进行追踪其中，Δ D为步长增量；
当追踪步长D大于最大追踪步长Drnax时，米用追踪步长D为D+ Δ D进彳丁稳态微调。
[0010]与现有技术相比，本发明的优点是:
采用DMPPT控制确保各光伏模块独立工作于各自最大功率点，为平衡动态追踪速度及静态误差，采用两步功率追踪策略，兼顾大步长巡航追踪及小步长稳态调节。同时，光伏模块间功率无失配时自动切换到旁路模式以提高系统效率。能明显抑制光伏模块失配现象，大大提高实际输出功率，同时全部低压功率器件只需采样模块输出电压，可省去贵重的电流传感器，成本低，效率高，控制简单。
【附图说明】
[0011]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器的结构示意图；
图2为本发明基本单元及控制示意图；
图3为本发明两步功率追踪的流程图；
图4为本发明旁路电路示意图；
图5为本发明旁路模式控制流程图。
【具体实施方式】
[0012]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0013]实施例:
如图1所述，一种基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器。该优化器基于分布式结构，基本单元包括各光伏模块及与之配套的DC/DC变流器，然后基本单元串并联构成光伏阵列并通过集中式DC/AC逆变器与电网连接。DC/DC变流器连接输出电压采样电路及最大功率跟踪闭环控制电路。
[0014]分布式DC/DC变流器的作用是确保各基本光伏模块在任何光照及温度调节下输出最大功率，DC/DC变流器具体实施拓扑结构包括Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic及Zeta变流器;图2为备选拓扑之一的同步Buck变流器结构；
分布式DC/DC变流器执行最大功率追踪(MPPT)功能，通过采样DC/DC变流器输出电压调节开关占空比；
为平衡动态追踪速度及静态误差，米用两步功率追踪策略，模块级的MPPT米用两步调节方案，具体是暂态时的大步长巡航追踪及稳态时的小步长稳态调节，图3为具体控制流程图。包括以下步骤:
米样各光伏模块的输出电压Vmjt ；
采用的追踪步长D为D+10 Δ D进行追踪其中，Δ D为步长增量；
当追踪步长D大于最大追踪步长Dmax时，米用追踪步长D为D+ Δ D进彳丁稳态微调。
[0015]为提高系统效率，当光伏模块间无功率失配现象时，光伏功率优化器会自动切换到旁路模式；图4所示为旁路电路示意图，通过导通旁路开关直接短路DC/DC变流器，使得光伏模块功率输出到负载； 旁路模式的控制是通过比较各模块的输出电压，具体控制流程图如图5所示。
[0016]应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器，其特征在于，包括至少一个由光伏模块及与之匹配的DC/DC变流器构成的基本单元，将基本单元串并联构成光伏阵列，通过集中式DC/AC逆变器与电网连接，所述DC/DC变流器由最大功率跟踪闭环控制电路控制，所述最大功率跟踪闭环控制电路米用两步功率追踪策略，所述两步功率追踪策略为暂态时米用大步长巡航追踪及稳态时采用小步长稳态调节。2.根据权利要求1所述的基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器，其特征在于，所述DC/DC变流器并联旁路电路，比较各光伏模块的输出电压，若各光伏模块的输出电压相等，则导通芳路开关。3.根据权利要求1所述的基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器，其特征在于，所述DC/DC变流器的拓扑结构包括Buck、Boost、Buck-Boost、Sepi c或Zeta变流器中的一种或者多种。4.根据权利要求1所述的基于两步功率追踪的DMPPT光伏功率优化器，其特征在于，所述两步功率追踪策略包括以下步骤: 米样各光伏模块的输出电压Vmjt ； 采用的追踪步长D为D+10 Δ D进行追踪其中，Δ D为步长增量； 当追踪步长D大于最大追踪步长Dmax时，米用追踪步长D为D+ Δ D进彳丁稳态微调。
【文档编号】G05F1/67GK105846773SQ201610310383
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】文辉清, 罗恒阳
【申请人】西交利物浦大学