基于LLC谐振变换器电压补偿的光伏阵列结构的制作方法

本技术属于光伏领域，尤其涉及局部阴影条件下基于llc谐振变换器电压补偿的光伏阵列结构。

背景技术：

光伏电池依靠太阳光照产生电能，在阴天或特殊情况下，遮蔽物会遮蔽光伏电池板，形成局部阴影。局部阴影导致pv板输出电压和功率下降，因散射光照不能提供维持正常光照的电压和功率，使得功率曲线呈现多峰值变化，若后级最大功率点跟踪采用传统的恒压法、扰动观察法或电导增量法，都不能有效地跟踪最大功率点，可以采用蒙特卡洛算法实现多峰值跟踪，但计算过于繁琐，因此要对光伏列阵结构进行优化，保持pv板正常工作时的输出电压，并且该结构依旧能保持接近输出功率的单峰值，利于后级做单峰值最大功率点跟踪。

技术实现要素：

本发明的基于llc谐振变换器电压补偿的光伏阵列结构，包括控制部分和光伏部分，光伏部分包括若干并联连接的光伏支路，光伏支路由依次串联连接的阻塞二极管、光伏板组和llc谐振变换器构成。

进一步的，所述llc谐振变换器为半桥llc谐振变换器结构。

进一步的，光伏板组包括若干串联连接的光伏板，所述光伏板的两侧并接有旁路二极管。

进一步的，所述llc谐振变换器的两端并接有续流二极管。

进一步的，控制部分包括采样单元和控制单元，采样单元采集阻塞二极管两端的电压，所述控制单元将采集到的电压值换算成llc谐振变换器的频率调节范围，并控制llc谐振变换器在所述频率调节范围调节。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果，本发明对光伏结构进行改进，在每个支路上串联llc谐振变换器进行电压补偿，使得每条支路上电压都保持正常光照最大功率点处的电压，使光伏整体发电，达到光伏板最大功率输出。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的llc谐振变换器闭环仿真电路图；

图3为光伏板在局部阴影以及正常光照情况下的i-v曲线和p-v曲线；

图4为本发明实施例在局部阴影时的仿真电路图；

图5为本发明实施例光伏板组的仿真波形，其中图5a为i-v波形，图5b为p-v波形；

图6为发明实施例采用llc补偿后的仿真波形，其中图6a为i-v波形，图6b为p-v波形。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的基于llc谐振变换器2电压补偿的光伏阵列结构，包括控制部分和光伏部分，光伏部分包括若干并联连接的光伏支路，光伏支路由依次串联连接的阻塞二极管3、光伏板组和llc谐振变换器2构成；由于光伏板组串联使用前需要光伏板组前端串联阻塞二极管3用以防止电流倒灌进光伏串内，但由于阻塞二极管3的存在，在光伏有局部阴影时，这个光伏串电压小于并联端电压，导致整个光伏串不发电，因此本实施例使用llc谐振变换器2电路来补偿那部分差值电压，使得整个光伏串继续发电。

如图2所示，本实施例的llc谐振变换器2为半桥llc谐振变换器2结构。

本实施例的光伏板组由四块串联连接的光伏板1构成，所述光伏板1的两侧并接有旁路二极管4，如图3所示，正常光照情况下，光伏都工作在第一象限，而当光伏串联之后，由于每一块光伏板的短路电流正比于光照强度，处于阴影下的光伏模块输出电流开始减小，未处于阴影下的光伏保持原先的光生电流，但由于是串联，流过的电流是相等的，未受到遮蔽的光伏输出电流如图3的stringcurrent点电流，被遮蔽的光伏要强迫和正常的光伏流过一样的电流，因此被遮蔽的曲线交点跑到了第二象限，但此时光伏板两侧电压为负值了。考虑到电压和电流的方向，此时被遮蔽的光伏不但没有发出功率，反而在消耗功率，可能造成光伏板反向击穿的热斑现象(即可能损毁)。为防止反偏电压(严重时形成热斑)和功率损耗，因此我们要在单个光伏板旁边并联二极管，防止光伏板承受反压，并且为电流提供通路，流过遮蔽光伏的电流大部分走旁路二极管，但此时就会出现输出功率多峰值的现象。

由于llc工作时，llc输出电压为上正下负，因此并联在llc两端的二极管反偏截止。当光伏串中没有遮蔽时，llc输出为0，即并联在llc两端的二极管为这个光伏串电流提供通路。llc谐振变换器2的两端并接有续流二极管5

进一步的，控制部分包括采样单元和控制单元，采样单元采集阻塞二极管3两端的电压，所述控制单元将采集到的电压值换算成llc谐振变换器2的频率调节范围，并控制llc谐振变换器2在所述频率调节范围调节，由于要控制llc补偿大小，因此需要采集阻塞二极管两端电压，如果阻塞二极管正极电压小于负极电压一定值时，此时光伏串被完全隔离了，不能发电，因此启动llc去补偿这部分差值，使得阻塞二极管正偏导通，整个光伏串发电。llc需要计算预设一个最大损耗值，然后保证光伏串输出电压大于这个最大值即可。

在图4的光伏仿真电路上，对于光伏板一和光伏板2光照强度正常的1000w/m²，光伏板三给500w/m²，光伏板四给200w/m²，可见其输出i-v曲线呈现阶梯，光照强度的个数与阶梯的个数相同，其p-v曲线即输出功率曲线，呈现出多峰特点，光照强度的个数与峰值的个数相同。

若希望输出功率最大，因此要最大功率跟踪，找到最大个峰值点。而这样的多峰值曲线无论后级的mppt(最大功率点跟踪)采用扰动观察法、电导增量法、定电圧法等都很难跟踪和找到最大功率点。因此我们想如果光伏板有遮蔽时，也能输出单峰值曲线，那最大功率跟踪就简单多了，因此引进本设计的思路：改变光伏结构。即在每个光伏串下串联一个llc拓扑，来补偿遮蔽光伏不能输出电压的那部分电压。比如正常情况下每个光伏输出30v，整个串要输出120v(及二极管负极端电压约为120v)。不考虑单个光伏不完全遮蔽情况，假设有一个光伏完全遮蔽，被续流二极管电压钳位为0，因此llc拓扑需要补偿30v，来保证整个光伏串电压为120v输出，大于整个光伏输出电压120v，二极管才能正偏导通，整个光伏串才能正常工作；

增加了llc谐振变换器后的仿真图可见，本实施例增加llc谐振变换器，并根据采样结果对llc谐振变换器进行调节，使光伏电压得到补偿。

本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

技术特征：

技术总结
基于LLC谐振变换器电压补偿的光伏阵列结构，属于光伏领域；本发明为了解决现有技术中局部阴影下光伏输出功率下降，功率曲线呈现多峰值变化，不利于后级做单峰值最大功率点跟踪的问题；本发明的光伏部分包括若干并联连接的光伏支路，光伏支路由依次串联连接的阻塞二极管、光伏板组和LLC谐振变换器构成；本发明使得每条支路上电压都保持正常光照最大功率点处的电压，使光伏整体发电，达到光伏板最大功率输出。

技术研发人员：金宁治;陈磊;王光;赵奋祥
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.12.04
技术公布日：2019.02.19