多路mppt電路及太陽能光伏逆變器的製作方法

2023-05-31 09:29:06

專利名稱：多路mppt電路及太陽能光伏逆變器的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能發電技術領域，特別涉及一種多路MPPT電路及太陽能光伏逆變器。
背景技術：
隨著世界環境問題不斷被重視以及國家的能源戰略問題，大規模開發新型能源得到了世界各國的普遍重視，新能源產業成為國際上發展最快的行業，太陽能發電將在二i 世紀超過核電成為最重要的基礎能源之一，建築集成光伏(Building IntegratedPhotovoltaic, BIPV)具有良好的發展前景，未來BIPV將佔領60%光伏發電市場份額，具有非常大的發展空間。
光伏逆變器是光伏發電系統的重要組成部分和關鍵環節，建築集成光伏產生的直流電必須通過光伏逆變器轉化成交流電之後才能併網發電或離網使用。目前的光伏逆變器都是根據普通平板太陽能電池設計的，不能很好的適應BIPV的特性多支路結構，各支路最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)點不一致。現行的光伏逆變器是通過多條支路的串行連接，不能很好的發揮BIPV的特性，並且造成BIPV施工複雜，發電效率低下。因此很有必要設計設計一種多路MPPT電路，以很好的適應BIPV的特性，降低施工難度，提高BIPV發電效率。

發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何解決建築集成光伏系統中施工難度大，發電效率低的問題。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種多路MPPT電路，包括多條MPPT支路，每條MPPT支路均設有兩個輸入端及兩個輸出端，第一輸入端和第一輸出端之間設有儲能單元和整流單元，所述儲能單元的第一端與所述第一輸入端連接，所述整流單元的第一端與所述第一輸出端連接，所述儲能單元的第二端和所述整流單元的第二端連接，且連接點與開關管單元的第一端連接，所述開關管單元的第二端分別與第二輸入端和第二輸出端連接。優選地，所述第一輸入端和所述儲能單元之間還設有第一濾波單元。優選地，所述第一濾波單元為濾波電容Cl，所述第一輸入端和所述儲能單元的連接點與所述濾波電容Cl的正極連接，所述濾波電容Cl的負極分別與所述第二輸入端和第
二輸出端連接。優選地，所述第一輸出端和所述整流單元之間還設有第二濾波單元。優選地，所述第二濾波單元為濾波電容C2和濾波電容C3，所述第一輸出端和所述整流單元的連接點分別與所述濾波電容C2的第一端和所述濾波電容C3的正極連接，所述濾波電容C2的第二端分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接，所述濾波電容C3的負極分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接優選地，所述儲能單元為儲能電感，所述儲能電感的第一端與所述第一輸入端連接，所述儲能電感的第二端分別與所述開關管單元和所述整流單元連接。優選地，所述開關管單元為IGBT管，所述IGBT管的集電極與所述儲能單元連接，所述IGBT管的發射極分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接。優選地，所述整流單元包括整流二極體，所述整流二極體的陽極分別與所述儲能單元和所述開關管單元連接，所述整流二極體的陰極與所 述第一輸出端連接。本發明還公開了一種採用所述的多路MPPT電路的太陽能光伏逆變器，包括多個太陽能電池、與太陽能電池數量相同支路數的多路MPPT電路和直流交流轉換電路，其中，每個太陽能電池的兩個輸出端分別與所述多路MPPT電路中對應支路的兩個輸入端連接，所述多路MPPT電路中每條MPPT支路的第一輸出端相互連接，且連接點與所述直流交流轉換電路的第一輸入端連接，所述多路MPPT電路中每條MPPT支路的第二輸出端相互連接，且連接點與所述直流交流轉換電路的第二輸入端連接。(三)有益效果本發明通過設置多條MPPT支路並聯，並根據所述多條MPPT支路的情況選擇合適的開關管導通時間，使各條支路上的MPPT點一致，以降低施工難度，最大程度發揮BIPV系統的發電效率。


圖I是按照本發明一種實施方式的多路MPPT電路的結構示意圖；圖2是圖I中所不的多路MPPT電路中一條支路的結構不意圖；圖3是圖I中所示的多路MPPT電路中各條MPPT支路的IGBT管的開啟相位示意圖；圖4是採用圖I所示的多路MPPT電路的太陽能光伏逆變器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。如圖I所示，本實施方式的多路MPPT電路包括四條支路來說明本發明，但不限定本發明的範圍，包括四條MPPT支路，下面以其中的一條支路來具體說明本發明，如圖2所示，每條MPPT支路均設有兩個輸入端及兩個輸出端，第一輸入端和第一輸出端之間設有儲能單元I和整流單元2，所述儲能單元I的第一端與所述第一輸入端連接，所述整流單元2的第一端與所述第一輸出端連接，所述儲能單元I的第二端和所述整流單元2的第二端連接，且連接點與開關管單元3的第一端連接，所述開關管單元3的第二端分別與第二輸入端和第二輸出端連接。所述儲能單元I為儲能電感LI，所述儲能電感LI的第一端與所述第一輸入端連接，所述儲能電感LI的第二端分別與所述開關管單元3和所述整流單元2連接。
所述開關管單元3為絕緣柵雙極型電晶體(Insulated Gate BipolarTransistor, IGBT)，該IGBT管即為圖2中DGl和Ql的組合，所述IGBT管的集電極分別與所述儲能單元I和所述整流單元2連接，所述IGBT管的發射極分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接。所述整流單元2包括整流二極體D1，所述整流二極體Dl的陽極分別與所述儲能單元I和所述開關管單元3連接，所述整流二極體Dl的陰極與所述第一輸出端連接。所述第一輸入端和所述儲能單元I之間還設有第一濾波單元4，所述第一濾波單元4為濾波電容Cl，所述第一輸入端和所述儲能單元I的連接點與所述濾波電容Cl的正極連接，所述濾波電容Cl的負極分別與所述第二輸入端和第二輸出端連接。所述第一輸出端和所述整流單元2之間還設有第二濾波單元5，所述第二濾波單元5為濾波電容C2和濾波電容C3，所述第一輸出端和所述整流單元的連接點分別與所述濾波電容C2的第一端和所述濾波電容C3的正極連接，所述濾波電容C2的第二端分別與所述 第二輸入端和所述第二輸出端連接，所述濾波電容C3的負極分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接。本發明的多路MPPT電路採用模塊化設計方案，每條支路可根據現場情況靈活調M
iF. O本發明的多路MPPT電路中IGBT管的控制採用等頻率、均相位的方法，即多路boost電路的開關管的開關頻率一致，對於圖I所示的多路MPPT電路，可將各條MPPT支路的IGBT管的開啟相位(此處的IGBT管的門極為高電平時開啟)設置為依次相差360度/支路數(圖中的2 π即代表360度)，如圖3所示，這種控制方法可不增加濾波電容的情況下最大限度的降低輸出電壓的紋波電壓。如圖2所示，以一條支路說明所述多路MPPT電路的工作原理當IGBT管導通時，二極體Dl截止(t = O DTs)，輸入電壓(即第一輸入端PVl+和第二輸入端PVl-之間的電壓)向能量傳遞電感LI充磁，輸出電壓(即第一輸出端DCl和第二輸出端DC-之間的電壓)靠濾波電容C2和C3維持；當IGBT管截止時，二極體Dl導通(t = DTs Ts)，電感LI把前一階段貯存的能量全部釋放給負載和電容C2及C3。顯然，IGBT管導通的時間越長，即佔空比D越大，負截獲得的能量越多，輸出電壓越高，通過調節佔空比D即可實現太陽能電池的最大功率跟蹤，分別對各支路的佔空比單獨調節，即可實現各條MPPT支路的MPPT —致。根據不同支路的情況選擇合適的IGBT管導通時間，使各條支路上的MPPT點一致，可很好的適應BIPV的多支路結構，以降低了施工難度，最大發揮BIPV系統的發電效率，並且MPPT路數可根據現場情況靈活調整(功率可調、路數可調)，降低系統造價，大幅度提高系統性價比，可以滿足用戶的多種需求，實用性強。如圖4所示，本發明還公開了一種採用所述的多路MPPT電路的太陽能光伏逆變器，包括多個太陽能電池、與太陽能電池數量相同支路數的多路MPPT電路和直流交流轉換電路，其中，每個太陽能電池的兩個輸出端分別與所述多路MPPT電路中對應支路的兩個輸入端連接，所述多路MPPT電路中每條MPPT支路的第一輸出端相互連接，且連接點與所述直流交流轉換電路的第一輸入端連接，所述多路MPPT電路中每條MPPT支路的第二輸出端相互連接，且連接點與所述直流交流轉換電路的第二輸入端連接。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種多路MPPT電路，其特徵在於，包括多條MPPT支路，每條MPPT支路均設有兩個輸入端及兩個輸出端，第一輸入端和第一輸出端之間設有儲能單元(I)和整流單元(2)，所述儲能單元(I)的第一端與所述第一輸入端連接，所述整流單元(2)的第一端與所述第一輸出端連接，所述儲能單元⑴的第二端和所述整流單元⑵的第二端連接，且連接點與開關管單元(3)的第一端連接，所述開關管單元(3)的第二端分別與第二輸入端和第二輸出端連接。
2.如權利要求I所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述第一輸入端和所述儲能單元(1)之間還設有第一濾波單元(4)。
3.如權利要求2所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述第一濾波單元(4)為濾波電容Cl，所述第一輸入端和所述儲能單元(I)的連接點與所述濾波電容Cl的正極連接，所述濾波電容Cl的負極分別與所述第二輸入端和第二輸出端連接。
4.如權利要求I所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述第一輸出端和所述整流單元 (2)之間還設有第二濾波單元(5)。
5.如權利要求4所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述第二濾波單元(5)為濾波電容C2和濾波電容C3，所述第一輸出端和所述整流單元的連接點分別與所述濾波電容C2的第一端和所述濾波電容C3的正極連接，所述濾波電容C2的第二端分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接，所述濾波電容C3的負極分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接。
6.如權利要求I 5中任一項所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述儲能單元(I)為儲能電感，所述儲能電感的第一端與所述第一輸入端連接，所述儲能電感的第二端分別與所述開關管單元(3)和所述整流單元(2)連接。
7.如權利要求I 5中任一項所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述開關管單元(3)為IGBT管，所述IGBT管的集電極與所述儲能單元⑴連接，所述IGBT管的發射極分別與所述第二輸入端和所述第二輸出端連接。
8.如權利要求I 5中任一項所述的多路MPPT電路，其特徵在於，所述整流單元(2)包括整流二極體，所述整流二極體的陽極分別與所述儲能單元(I)和所述開關管單元(3)連接，所述整流二極體的陰極與所述第一輸出端連接。
9.一種採用權利要求I 8中任一項所述的多路MPPT電路的太陽能光伏逆變器，其特徵在於，包括多個太陽能電池、與太陽能電池數量相同支路數的多路MPPT電路和直流交流轉換電路，其中， 每個太陽能電池的兩個輸出端分別與所述多路MPPT電路中對應支路的兩個輸入端連接，所述多路MPPT電路中每條MPPT支路的第一輸出端相互連接，且連接點與所述直流交流轉換電路的第一輸入端連接，所述多路MPPT電路中每條MPPT支路的第二輸出端相互連接，且連接點與所述直流交流轉換電路的第二輸入端連接。
全文摘要
本發明公開了一種多路MPPT電路及太陽能光伏逆變器，涉及太陽能發電技術領域，該多路MPPT電路，包括多條MPPT支路，每條MPPT支路均設有兩個輸入端及兩個輸出端，第一輸入端和第一輸出端之間設有儲能單元(1)和整流單元(2)，儲能單元(1)的第一端與第一輸入端連接，整流單元(2)的第一端與第一輸出端連接，儲能單元(1)的第二端和整流單元(2)的第二端連接，且連接點與開關管單元(3)的第一端連接，開關管單元(3)的第二端分別與第二輸入端和第二輸出端連接。本發明通過設置多條MPPT支路並聯，並根據多條MPPT支路的情況選擇合適的開關管導通時間，使各條支路上的MPPT點一致，以降低施工難度，最大程度發揮BIPV系統的發電效率。
文檔編號H02N6/00GK102857142SQ20111017698
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者劉建芳, 黃聚永, 魏路, 盧學祥, 龔馨宇 申請人:北京七星華創弗朗特電子有限公司