基于兩步功率追蹤的dmppt光伏功率優化器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器，包括至少一個由光伏模塊及與之匹配的DC/DC變流器構成的基本單元，將基本單元串并聯構成光伏陣列，通過集中式DC/AC逆變器與電網連接，所述DC/DC變流器由最大功率跟蹤閉環控制電路控制，所述最大功率跟蹤閉環控制電路采用兩步功率追蹤策略，所述兩步功率追蹤策略為暫態時采用大步長巡航追蹤及穩態時采用小步長穩態調節。該優化器能明顯抑制光伏模塊失配現象，大大提高實際輸出功率，同時全部低壓功率器件只需采樣模塊輸出電壓，可省去貴重的電流傳感器，成本低，效率高，控制簡單。
【專利說明】
基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器
技術領域
[0001]本發明涉及光伏領域的分布最大功率追蹤，具體地涉及一種基于兩步功率追蹤及旁路模式的DMPPT光伏功率優化器。
【背景技術】
[0002]隨著日益嚴峻的能源危機及環境污染等問題，太陽能光伏發電受到日益廣泛的應用。然而由于制造誤差以實際應用條件的影響，例如陰影遮擋、污垢、電池老化及受熱不均等，光伏模塊輸出的不匹配會形成局部過熱，即熱斑現象。
[0003]為了能夠限制熱斑現象，每個串聯的光伏模塊通常會并聯一個旁路二極管，雖然旁路二極管可以有效保護光伏模塊，但旁路二極管也會將被遮擋的光伏模塊短路，從而造成一部分功率的浪費。同時，旁路二極管的引入又導致了光伏陣列在不匹配的情況下會呈現出多峰值的功率-電壓特性曲線，給光伏陣列的最大點跟蹤控制(MPPT)帶來困難。
[0004]在多峰值的條件下，如何避免陷入某個局部最大功率點同時確定全局最大功率點是個較困難的問題。采用超級電容補償方式可以改善光伏系統的輸出特性，但只適用于陰影影響持續時間較短的情況。同時，即便找到全局最大功率點，其仍小于潛在最大功率點。為了能夠克服這些缺點，近年來往往采用分布式最大功率追蹤(Distributed MaximumPower Point Tracking, DMPPT)結構。

【發明內容】

[0005]針對上述技術問題，本發明的目的是提出一種基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器。該優化器能明顯抑制光伏模塊失配現象，大大提高實際輸出功率，同時全部低壓功率器件只需采樣模塊輸出電壓，可省去貴重的電流傳感器，成本低，效率高，控制簡單。
[0006]本發明的技術方案是:
一種基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器，其特征在于，包括至少一個由光伏模塊及與之匹配的DC/DC變流器構成的基本單元，將基本單元串并聯構成光伏陣列，通過集中式DC/AC逆變器與電網連接，所述DC/DC變流器由最大功率跟蹤閉環控制電路控制，所述最大功率跟蹤閉環控制電路采用兩步功率追蹤策略，所述兩步功率追蹤策略為暫態時采用大步長巡航追蹤及穩態時采用小步長穩態調節。
[0007]優選的，所述DC/DC變流器并聯旁路電路，比較各光伏模塊的輸出電壓，若各光伏模塊的輸出電壓相等，則導通旁路開關。
[0008]優選的，所述DC/DC變流器的拓撲結構包括Buck、Boost、Buck_Boost、Sepic或Zeta變流器中的一種或者多種。
[0009]優選的，所述兩步功率追蹤策略包括以下步驟:
米樣各光伏模塊的輸出電壓VmJt ；
采用的追蹤步長D為D+10 Δ D進行追蹤其中，Δ D為步長增量；
當追蹤步長D大于最大追蹤步長Drnax時，米用追蹤步長D為D+ Δ D進彳丁穩態微調。
[0010]與現有技術相比，本發明的優點是:
采用DMPPT控制確保各光伏模塊獨立工作于各自最大功率點，為平衡動態追蹤速度及靜態誤差，采用兩步功率追蹤策略，兼顧大步長巡航追蹤及小步長穩態調節。同時，光伏模塊間功率無失配時自動切換到旁路模式以提高系統效率。能明顯抑制光伏模塊失配現象，大大提高實際輸出功率，同時全部低壓功率器件只需采樣模塊輸出電壓，可省去貴重的電流傳感器，成本低，效率高，控制簡單。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
圖1為本發明基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器的結構示意圖；
圖2為本發明基本單元及控制示意圖；
圖3為本發明兩步功率追蹤的流程圖；
圖4為本發明旁路電路示意圖；
圖5為本發明旁路模式控制流程圖。
【具體實施方式】
[0012]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合【具體實施方式】并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。
[0013]實施例:
如圖1所述，一種基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器。該優化器基于分布式結構，基本單元包括各光伏模塊及與之配套的DC/DC變流器，然后基本單元串并聯構成光伏陣列并通過集中式DC/AC逆變器與電網連接。DC/DC變流器連接輸出電壓采樣電路及最大功率跟蹤閉環控制電路。
[0014]分布式DC/DC變流器的作用是確保各基本光伏模塊在任何光照及溫度調節下輸出最大功率，DC/DC變流器具體實施拓撲結構包括Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic及Zeta變流器;圖2為備選拓撲之一的同步Buck變流器結構；
分布式DC/DC變流器執行最大功率追蹤(MPPT)功能，通過采樣DC/DC變流器輸出電壓調節開關占空比；
為平衡動態追蹤速度及靜態誤差，米用兩步功率追蹤策略，模塊級的MPPT米用兩步調節方案，具體是暫態時的大步長巡航追蹤及穩態時的小步長穩態調節，圖3為具體控制流程圖。包括以下步驟:
米樣各光伏模塊的輸出電壓Vmjt ；
采用的追蹤步長D為D+10 Δ D進行追蹤其中，Δ D為步長增量；
當追蹤步長D大于最大追蹤步長Dmax時，米用追蹤步長D為D+ Δ D進彳丁穩態微調。
[0015]為提高系統效率，當光伏模塊間無功率失配現象時，光伏功率優化器會自動切換到旁路模式；圖4所示為旁路電路示意圖，通過導通旁路開關直接短路DC/DC變流器，使得光伏模塊功率輸出到負載； 旁路模式的控制是通過比較各模塊的輸出電壓，具體控制流程圖如圖5所示。
[0016]應當理解的是，本發明的上述【具體實施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發明的原理，而不構成對本發明的限制。因此，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。此外，本發明所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。
【主權項】
1.一種基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器，其特征在于，包括至少一個由光伏模塊及與之匹配的DC/DC變流器構成的基本單元，將基本單元串并聯構成光伏陣列，通過集中式DC/AC逆變器與電網連接，所述DC/DC變流器由最大功率跟蹤閉環控制電路控制，所述最大功率跟蹤閉環控制電路米用兩步功率追蹤策略，所述兩步功率追蹤策略為暫態時米用大步長巡航追蹤及穩態時采用小步長穩態調節。2.根據權利要求1所述的基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器，其特征在于，所述DC/DC變流器并聯旁路電路，比較各光伏模塊的輸出電壓，若各光伏模塊的輸出電壓相等，則導通芳路開關。3.根據權利要求1所述的基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器，其特征在于，所述DC/DC變流器的拓撲結構包括Buck、Boost、Buck-Boost、Sepi c或Zeta變流器中的一種或者多種。4.根據權利要求1所述的基于兩步功率追蹤的DMPPT光伏功率優化器，其特征在于，所述兩步功率追蹤策略包括以下步驟: 米樣各光伏模塊的輸出電壓Vmjt ； 采用的追蹤步長D為D+10 Δ D進行追蹤其中，Δ D為步長增量； 當追蹤步長D大于最大追蹤步長Dmax時，米用追蹤步長D為D+ Δ D進彳丁穩態微調。
【文檔編號】G05F1/67GK105846773SQ201610310383
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】文輝清, 羅恒陽
【申請人】西交利物浦大學