[发明专利]光伏逆变器的高动态DC电压控制器

说明书

技术领域

本申请涉及光伏逆变器的高动态DC-电压控制器。

背景技术

光伏系统使用太阳能电池将光转换为电。典型的光伏系统包括多个部件，包括光伏电池、机械的和电的连结、固定件以及用于调节和/或修改光伏系统产生的电流的控制器。

本文使用以下术语描述光伏系统的各种部件和/或运行方面：

PV光伏

DC直流电

AC交流电

I_sc短路电流

V_oc开路电压

P_max 太阳能电池阵列最大输出功率

V_max 太阳能电池阵列在最大输出功率时的输出电压

I_max 太阳能电池阵列在最大输出功率时的输出电流

图1是普通光伏发电系统100的方框图。PV发电系统100包括太阳能电池阵列101，其包括一个或多个将光转换为DC电压的太阳能电池(也被称为光伏电池)。太阳能电池是固态装置，其通过光电效应直接将太阳能转换为电能。太阳能电池阵列101被耦合到DC开关102。DC开关102可被闭合以连结太阳能电池阵列101到DC电容器组104，或可被打开以从DC电容器组104断开太阳能电池阵列101。当DC开关102被闭合，且太阳能电池阵列101正在发电，太阳能电池阵列101可提供电力以充电DC电容器组104。

DC电容器组104被连结到逆变器105。逆变器105将来自电容器组104的DC电压输出转换成3-相(或者在某些情况为2-相)脉冲AC电压。逆变器105输出脉冲AC电流到滤波器106。滤波器106通过逆变器105将脉冲AC电流输出转换为正弦AC电压。然后，正弦AC电压可被输出到电源电网109。如果AC电源开关107被闭合，被滤波器106输出的正弦AC电压被电力变压器108接收。电力变压器108使得PV系统100输出的电压转变为电网电压。这个配置允许PV系统100在电源电网109上输出电。被光伏系统100输出的电压不比电网电压高。逆变器105可有强制性的过渡时期，在这个时期由太阳能电池阵列101提供的DC电压必定由初始起始电压逐渐上升到运行电压。

图2示出了光伏电池的特性图。该图是典型的PV电池的电流-电压(I-V曲线)。V_oc代表太阳能电池或太阳能电池阵列的输出电压，其中没有负载连结到PV电池或电池阵列。在图1所示的实施例中，当DC开关102被打开时，因为太阳能电池阵列101不连结负载(电网109)，V_oc代表太阳能电池阵列101的输出电压。

I_sc的值代表存在短路的时候，PV电池或电池阵列产生的电流。从图2的图可看到，存在一个最大电压V_max，在这个最大电压V_max处PV电池或电池阵列产生最大的功率P_max。在典型的光伏系统中，例如PV发电系统100，逆变器105包括DC电压控制器(未示出)，其控制PV电池或电池阵列提供的DC电压(V_DC)以在最大功率点操作PV电池或电池阵列。电网电压和PV电池或电池阵列的V_max一般不会改变得非常快，因此DC-电压控制器一般并不一定动态地响应于这些电压的快速改变。