[发明专利]MPPT控制器、功率跟踪装置、光伏发电及储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，更具体地说，涉及一种MPPT控制器、功率跟踪装置、光伏发电及储能系统。

背景技术

随着光伏并网发电系统规模的日益扩大，现在的国内最大的光伏电站装机容量已经达到100MW，占地面积达到200多公顷。

光伏并网发电系统由光伏电池、光伏逆变器等部分组成。光伏电池的输出是一种非线性的直流电源，它的P-V曲线是非线性的。当光伏电池的工作电压发生改变时，其输出功率也会变化。为了提高光伏并网发电系统的能量转换效率，需采用最大功率点跟踪（Max Power Point Tracking，MPPT）技术寻找光伏电池的最大功率点，以实现最大限度输出功率。

采用MPPT技术时，当光伏电池的安装仰角差异以及局部阴影遮挡使得在同一时刻局部光伏电池的光照条件不一致时，会导致跟踪获得的功率曲线不一致。如图1所示的两条不一致的功率曲线，相加后的总功率曲线会出现如图2所示的两个最大功率点Pmax1和Pmax2。显然Pmax1>Pmax2，若将Pmax2作出输出功率，则将会造成较大的总功率损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的MPPT技术在光伏电池的安装仰角差异以及局部阴影遮挡使得在同一时刻局部光伏电池的光照条件不一致时，会造成总功率损失的缺陷，提供一种MPPT控制器、功率跟踪装置、光伏发电及储能系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种功率跟踪装置，包括汇流及防雷电路、DC输出接口、主控制单元和MPPT控制器；

所述汇流及防雷电路设有光伏电池组串输入端口，用于与光伏电池组串连接，并对输入进行保护；

所述MPPT控制器的输入端和输出端分别与所述汇流及防雷电路和DC输出接口连接；

所述MPPT控制器包括第一滤波电容、第二滤波电容、第一Boost单元、第二Boost单元；所述第一Boost单元和第二Boost单元均包括两个输入端、两个输出端以及一控制输入端；

其中，第一滤波电容连接在第一Boost单元的第一输入端和第二输入端之间；第二Boost单元的第一输入端连接第一Boost单元的第一输入端及第一滤波电容的一端；第二Boost单元的第二输入端连接第一Boost单元的第二输入端及第一滤波电容的另一端；第二滤波电容连接在第一Boost单元的第一输出端和第二输出端之间；第二Boost单元的第一输出端连接第一Boost单元的第一输出端及第二滤波电容的一端；第二Boost单元的第二输出端连接第一Boost单元的第二输出端及第二滤波电容的另一端；

所述MPPT控制器的第一Boost单元、第二Boost单元的控制输入端均与所述主控制单元连接，所述主控制单元用于产生PWM驱动脉冲以控制所述第一Boost单元及第二Boost单元。

优选的，所述第一Boost单元包括第一电感、第一开关管和第一二极管；所述第二Boost单元包括第二电感、第二开关管和第二二极管；

其中，第一滤波电容的正极连接汇流及防雷电路的一输出端，第一滤波电容的负极连接汇流及防雷电路的另一输出端；第一电感的一端连接第一滤波电容的正极，第一电感的另一端连接第一二极管的阳极及第一开关管的漏极；第一二极管的阴极连接第二滤波电容的正极及DC输出接口；第一开关管的栅极与所述主控制单元连接，第一开关管的源极与第一滤波电容的负极以及第二滤波电容的负极连接，第二滤波电容的正极和负极分别连接DC输出接口的两端；

第二电感的一端连接第一滤波电容的正极及第一电感的一端，第二电感的另一端连接第二二极管的阳极及第二开关管的漏极；第二二极管的阴极连接第一二极管的阴极及DC输出接口的一端；第二开关管的栅极所述主控制单元连接；第二开关管的源极连接第一滤波电容的负极及汇流及防雷电路的输出端；第二开关管的源极还连接第二滤波电容的负极及DC输出接口。

优选的，所述主控制单元包括电压采样模块、电流采样模块、功率计算模块、PWM脉冲调制模块以及PWM脉冲移相模块；

其中，功率计算模块分别与电压采样模块、电流采样模块以及PWM脉冲调制模块连接，PWM脉冲调制模块的第一输出端与所述第一Boost单元的第一开关管的栅极连接，PWM脉冲调制模块的第二输出端与PWM脉冲移相模块连接，PWM脉冲移相模块的输出端与第二Boost单元的第二开关管的栅极连接；

电压采样模块和电流采样模块分别用于对所述MPPT控制器的输入直流电进行电压和电流采样；

功率计算模块用于根据所述采样的电压值和电流值计算功率值；