[发明专利]一种具备分布式均压的光伏集成组件控制器

说明书

本发明公开了光伏发电领域内的一种具备分布式均压的光伏集成组件控制器，包括多组级联的光伏发电控制组件，光伏发电控制组件包括光伏组件、Boost电路、双向隔离型半桥DC/DC变换器以及均压电容，Boost电路的输入端接光伏组件，输出端引出两个端子与相邻的Boost电路相串联，最终输出系统电压，Boost电路的输出端还接有双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边，双向隔离型半桥DC/DC变换器的副边接均压电容，同时均压电容两端引出两个端子与上一级的均压电容相并联，本发明仅利用了并联均压电容的电压相等特性和并联电容之间能量快速流动的特性，既不需要测量直流母线的电压，也不要测量其它级联模块的输出电压，减少了模块之间的耦合，有利于实现光伏集成组件的模块化，可用于光伏发电中。

技术领域

本发明涉及一种光伏控制系统，特别涉及一种集成光伏组件控制系统。

背景技术

在实际光伏应用场合中，光伏系统往往会由于光照情况而产生失配问题，而失配问题主要由以下的原因造成：太阳能光伏板之间的制造特性不一致、光伏系统被周围物体遮挡产生阴影和光伏电池板的具体安装朝向不同等原因。光伏电池的失配问题不仅会使得整个光伏系统发生不可忽视的功率损失，同样也会使得一部分光伏板内反并联旁路二极管发生导通，从而让整体的光伏输出特性曲线呈现出了多个局部最大功率点，这就导致了MPPT算法的困难，MPPT算法只能找到一个局部最大功率，从而限制了光伏系统的功率输出。基于集成光伏组件的发电系统通过每块光伏组件DC/DC控制器实现了分布式MPPT(DMPPT)，避免了光伏系统运行在局部最大功率点。

每块光伏组件的功率小，输出电压电流也小，为组成功率更大的光伏发电系统，经常需要将光伏集成组件进行级联。光伏集成组件运行在最大功率点时表现为恒功率电源，对于功率不同的恒功率电源串联后满足电流相等约束，使得功率不同组件的输出电压不同，功率输出越大，电压相差越大，由此可能会导致功率大的集成组件输出电压过大，超出了控制器输出电压的控制范围或者使得期间耐压不够而损坏。实际应用中DC/DC控制器应进行限压控制，但限压控制相应限制了输出功率。因此集成光伏组件发电系统理论上能实现全局最大功率点运行，但实际运行中组件功率不同时仍然不能实现每个组件各自运行在最大功率点上。这样限制了光伏发电系统的应用，特别是光伏组件因尺寸、光照不同而输出功率不同的场合，如光伏建筑一体化即BIPV系统中不同墙面因光线角度不同而输出功率不同，光伏组件可移动等场合。

针对各种不同型号、不同功率的光伏组件需要互联组成更大功率的光伏发电系统，为克服上述问题，需要实现组件输出的均压控制。这就需要在各集成组件之间有相互的功率传递，实现整个系统中的每个集成光伏组件输出的电压都相同，从而解决失配问题，同时这种方法还可以让光伏集成组件实现独立完成MPPT的优化过程，克服了因环境变化而导致系统整体效率降低的问题。它不仅能解决失配问题，对大型光伏阵列安全、可靠和高效运行也具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备分布式均压的光伏集成组件控制器，使得不同功率组件能够级联组成功率更大的光伏发电系统。

本发明的目的是这样实现的：一种具备分布式均压的光伏集成组件控制器，包括多组级联的光伏发电控制组件，所述光伏发电控制组件包括光伏组件、Boost电路、输出滤波电容、双向隔离型半桥DC/DC变换器以及均压电容，所述Boost电路的输入端接光伏组件，输出端接输出滤波电容，同时引出两个端子与相邻的Boost电路相串联，最终输出系统电压，Boost电路的输出端还接有双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边，双向隔离型半桥DC/DC变换器的副边接均压电容，同时均压电容两端引出两个端子与上一级的均压电容相并联。

作为本发明的进一步限定，所述Boost电路用以实现光伏电路的MPPT功能；并联均压电容配合双向隔离型半桥DC/DC变换器用以保证相邻两个双向隔离型半桥DC/DC变换器副边电压一致，能量通过双向隔离型半桥DC/DC变换器进行双向传递，由能量高的一级传向低的一级，最终实现双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边电压一致，即Boost电路的输出电压一致。