專利名稱：一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領域，特別涉及一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術：
能源是人類社會存在和發(fā)展的物質基礎。目前能量緊缺、環(huán)境惡化的日趨嚴重是關于人類生存及發(fā)展的全球性問題?？稍偕茉磳儆诳裳h(huán)使用的清潔能源，由于其資源十分豐富，且不受地域限制，可就地利用，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬?，是未來能源系統(tǒng)的希望。太陽能是一種巨量的可再生能源，以分布廣泛，不會污染環(huán)境，清潔干凈等方面的優(yōu)點日益得到關注，逐漸由補充能源向替代能源發(fā)展。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池組件、正boost升壓模塊、負boost升壓模塊、MPPT (Maximum Power Point Tracking,最大功率點跟蹤)控制器和逆變器五大部分組成。圖1所述為正boost模塊，圖2所述為負boost模塊，由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件，為了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，需要使光伏電池組件得到最大效率的使用?，F(xiàn)有技術中提供了一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)將由若干個光伏電池組件構成的光伏陣列串聯(lián)后形成的光伏陣列的一端與正boost模塊連接,另一端負boost模塊連接,然后通過一路MPPT控制模塊來調節(jié)正負boost模塊中的開關管的占空比以調節(jié)光伏陣列的輸出電壓，從而尋找最大功率點輸出電壓，實現(xiàn)提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術存在以下問題由于現(xiàn)有的一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)對光伏陣列只采用一路MPPT，當光伏陣列中的某個光伏電池組件輸出功率降低很多時，由于整個光伏陣列的輸出功率由光伏陣列中性能最差的那個光伏組件決定，因此會影響光伏陣列的發(fā)電效率，進而影響整個系統(tǒng)的發(fā)電量。

發(fā)明內容
為了提高光伏陣列的發(fā)電效率，進而提高整個系統(tǒng)的發(fā)電量，本發(fā)明實施例提供了一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)和基于光伏發(fā)電的系統(tǒng)的控制方法。所述技術方案如下—種光伏發(fā)電的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、N個正boost升壓模塊、N個負boost升壓模塊、功率控制模塊、逆變器、(N-1)個第一開關管、(N-1)個第一二極管、(N-1)個第二開關管和(N-1)個第二二極管；所述N組光伏陣列用于分別向所述N個正boost模塊、所述N個負boost模塊和所述N個MPPT控制模塊輸出電壓，所述N組光伏陣列中的一組光伏陣列還用于向所述逆變器輸出電壓；所述N個MPPT控制模塊用于根據(jù)所述N組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊根據(jù)與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，將所述最大功率點控制信號分別發(fā)送到所述N個正boost模塊和所述N個負boost模塊，將所述功率變化信號發(fā)送到所述功率控制模塊；所述N個正boost模塊和所述N個負boost模塊用于根據(jù)所述最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到所述逆變器；所述功率控制模塊用于根據(jù)所述功率變化信號分別對所述(N-1)個第一開關管和所述(N-1)個第二開關管進行控制；所述逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；所述(N-1)個第一開關管的漏極分別與跟不向所述逆變器輸出電壓的(N-1)組光伏陣列連接的正boost模塊中的二極管的正極連接，所述(N-1)個第一開關管的源極分別與所述(N-1)個第一二極管的正極連接，所述(N-1)個第一二極管的負極分別與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的一端連接；所述(N-1)個第二開關管的漏極分別與跟不向所述逆變器輸出電壓的(N-1)組光伏陣列連接的負boost模塊中的二極管的負極連接，所述(N-1)個第二開關管的源極分別與所述(N-1)個第二二極管的正極連接，所述(N-1)個第二二極管的負極分別與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的另一端連接；其中，所述N組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括N個輸出分壓電容模塊；N個輸出分壓電容模塊中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容和第二電容，所述第一電容的一端與一組光伏陣列的一端連接，所述第一電容的另一端與所述第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，所述第一電容的另一端和所述第二電容的一端分別與地線連接。優(yōu)選地，所述開關管為絕緣柵場效應管。一種控制上述所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的方法，所述方法包括MPPT控制模塊根據(jù)與所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓，產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號；所述MPPT控制模塊根據(jù)所述最大功率點控制信號使，與和所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列連接的正boost模塊和負boost模塊工作在最大功率點狀態(tài)，在所述最大功率點狀態(tài)下，所述一組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓；功率控制模塊接收所述MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，根據(jù)所述功率變化信號控制與P組光伏陣列相連接的P個第二開關管和P個第一開關管開通、控制與向所述逆變器輸出電壓的光伏陣列連接的正boost模塊中的開關管和負boost模塊中的開關管關斷；其中，P為正整數(shù)，P小于等于N-1。—種光伏發(fā)電的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、(N-1)個正boost升壓模塊、I個雙向正boost升壓模塊、(N_l)個負boost升壓模塊、I個雙向負boost升壓模塊、功率控制模塊和逆變器；
所述N組光伏陣列用于分別向所述(N-1)個正boost模塊、所述I個雙向正boost模塊、所述(N-1)個負boost模塊、所述I個雙向負boost模塊和所述N個MPPT控制模塊輸出電壓，所述N組光伏陣列中的一組光伏陣列還用于向所述逆變器輸出電壓；所述N個MPPT控制模塊用于根據(jù)所述N組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號，將所述控制信號分別發(fā)送到所述(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊、(N-1)個負boost模塊和I個雙向負boost模塊；所述(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊、(N-1)個負boost模塊和I個雙向負boost模塊用于根據(jù)所述最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到所述逆變器；所述功率控制模塊用于根據(jù)所述功率變化信號對所述雙向正boost模塊中的第三開關管和第四開關管進行控制、雙向負boost模塊中的第五開關管和第六開關管進行控制；所述逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；其中，所述雙向正boost模塊，包括第一電感、第三開關管、第四開關管、第三二極管、第四二極管和第三電容；所述第一電感的一端作為所述雙向正boost模塊的輸入端,所述第一電感的另一端分別與所述第三開關管的發(fā)射極和所述第三二極管的正極連接，所述第一電感的另一端還分別與第四開關管的集電極和所述第四二極管的負極連接；所述第三開關管的集電極與所述第三二極管的負極連接，并與所述第三電容的一端連接，所述第四開關管的發(fā)射極與所述第四二極管的正極連接，并與所述第三電容的另一端連接，所述第三電容的一端作為所述雙向正boost模塊的輸出端,所述第三電容的另一端與地線連接；其中，所述雙向負正boost模塊，包括第二電感、第五開關管、第六開關管、第五二極管、第六二極管和第四電容；所述第二電感的一端作為所述雙向負boost模塊的輸入端，所述第二電感的另一端分別與所述第五開關管的集電極和所述第五二極管的負極連接，所述第二電感的另一端還分別與第六開關管的發(fā)射極和所述第六二極管的正極連接；所述第五開關管的發(fā)射極與所述第五二極管的正極連接，并與所述第四電容的一端連接，所述第六開關管的集電極與所述第六二極管的負極連接，并與所述第四電容的另一端連接，所述第四電容的一端作為所述雙向負boost模塊的輸出端，所述第四電容的另一端與地線連接；其中，所述N組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括N個輸出分壓電容模塊；N個輸出分壓電容模塊中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容和第二電容，所述第一電容的一端與一組光伏陣列的一端連接，所述第一電容的另一端與所述第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，所述第一電容的另一端和所述第二電容的一端分別與地線連接。優(yōu)選地，所述開關管為功率三極管?！N控制上述所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的方法，所述方法包括MPPT控制模塊根據(jù)與所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓，產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號；所述MPPT控制模塊根據(jù)所述最大功率點控制信號使與和所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列連接的正boost模塊和負boost模塊工作在最大功率點狀態(tài)，在所述最大功率點狀態(tài)下，所述一組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓；功率控制模塊接收MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，根據(jù)功率變化信號控制雙向正boost模塊中的第三開關管開通和雙向負boost模塊中的第五開關管開通、控制雙向正boost模塊中的第四開關管關斷和雙向負boost模塊中的第六開關管關斷。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過獨立的最大功率跟蹤點MPPT控制模塊根據(jù)光伏陣列的輸出電壓產生最大功率點控制信號，根據(jù)向逆變器輸出電壓的光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，正boost和負boost升壓模塊分別根據(jù)控制信號使光伏陣列在最大功率點輸出電壓，功率控制模塊根據(jù)功率變化信號對第一開關管和第二開關管進行控制，以實現(xiàn)在向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的功率較小時，不向逆變器輸出電壓的光伏陣列能向逆變器輸入電壓，從而提高光伏陣列的發(fā)電效率，進行提高系統(tǒng)的發(fā)電量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例一提供的2組光伏陣列發(fā)電的系統(tǒng)結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例一提供的一種控制光伏發(fā)電的系統(tǒng)的方法流程示意圖；圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)結構示意圖；圖5是本發(fā)明實施例二供的2組光伏陣列發(fā)電的系統(tǒng)結構示意圖；圖6是本發(fā)明實施例二提供的一種控制光伏發(fā)電的系統(tǒng)的方法流程示意圖；圖中符號說明，I第一開關管，2第一二極管，3第二開關管，4第二二極管，5第三開關管，6第三二極管，7第四開關管，8第四二極管，9第五開關管，10第五二極管，11第六開關管，12第六二極管，13雙向正升壓模塊，14雙向負升壓模塊，15正升壓模塊，16負升壓模塊，17正升壓模塊中的開關管，18負升壓模塊中的開關管，19輸出分壓電容模塊。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。實施例一為了有效的利用太陽能，依靠太陽能電池將太陽光直接轉化為電能，在實際應用中，主要由光伏陣列、正boost升壓模塊、負boost升壓模塊、MPPT控制器和逆變器組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽光轉化為電能，其中，光伏陣列包括多個太陽能電池組件。為此，本實施例提供了一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)。參見圖1，本實施例提供的系統(tǒng)具體包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、N個正boost升壓模塊、N個負boost升壓模塊、功率控制模塊、逆變器、(N-1)個第一開關管1、(N-1)個第一二極管2、(N-1)個第二開關管3和(N-1)個第二二極管4 ；N組光伏陣列用于分別向N個正boost模塊、N個負boost模塊和N個MPPT控制模塊輸出電壓，N組光伏陣列中的一組光伏陣列還用于向逆變器輸出電壓；N個MPPT控制模塊用于根據(jù)N組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接MPPT控制模塊根據(jù)與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，將最大功率點控制信號分別發(fā)送到N個正boost模塊和N個負boost模塊，將功率變化信號發(fā)送到功率控制模塊；N個正boost模塊和N個負boost模塊用于根據(jù)最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到逆變器；功率控制模塊用于根據(jù)功率變化信號分別對(N-1)個第一開關管I和(N-1)個第二開關管2進行控制；逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；(N-1)個第一開關管I的漏極分別與跟不向逆變器輸出電壓的(N-1)組光伏陣列連接的正boost模塊中的二極管的正極連接，(N-1)個第一開關管I的源極分別與(N-1)個第一二極管2的正極連接，(N-1)個第一二極管2的負極分別與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接；(N-1)個第二開關管3的漏極分別與跟不向逆變器輸出電壓的(N-1)組光伏陣列連接的負boost模塊中的二極管的負極連接，(N-1)個第二開關管3的源極分別與(N-1)個第二二極管4的正極連接，(N-1)個第二二極管4的負極分別與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接；其中，N組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。為了對N組光伏陣列的輸出電壓進行分壓和穩(wěn)壓，該系統(tǒng)還包括N個輸出分壓電容模塊19 ；N個輸出分壓電容模塊19中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容Cl和第二電容C2,第一電容Cl的一端與一組光伏陣列的一端連接,第一電容Cl的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，第一電容Cl的另一端和第二電容C2的一端分別與地線連接。優(yōu)選地，開關管為絕緣柵場效應管，本實施例不對開關管的具體類型進行限定，可以為絕緣柵場效應管，還可以為絕緣柵雙極型晶體管。結合上述所述系統(tǒng)，本實施例中以2組光伏陣列為例進行說明，參見圖2，該系統(tǒng)包括2組光伏陣列、2個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、2個正boost升壓模塊15、2個負boost升壓模塊16、功率控制模塊、逆變器、I個第一開關管1、I個第一二極管2、I個第二開關管3和I個第二二極管4 ；第一組光伏陣列分別向I個正boost模塊15、I個負boost模塊16和I個MPPT控制模塊輸出電壓，還用于向逆變器輸出電壓
第二組光伏陣列用于分別向另一個正boost模塊15、另一個負boost模塊16和另一個MPPT控制模塊輸出電壓；I個MPPT控制模塊用于根據(jù)第一組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與第一組光伏陣列連接MPPT控制模塊根據(jù)第一組光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，將最大功率點控制信號分別發(fā)送到I個正boost模塊15和I個負boost模塊16，將功率變化信號發(fā)送到功率控制模塊；另一個MPPT控制模塊用于根據(jù)第二組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，將最大功率點控制信號分別發(fā)送到另一個正boost模塊15和另一個負boost模塊16 ；2個正boost模塊15和2個負boost模塊16用于根據(jù)最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到逆變器；功率控制模塊用于根據(jù)功率變化信號分別對I個第一開關管I和I個第二開關管2進行控制；逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；I個第一開關管I的漏極與第二組光伏陣列連接的正boost模塊15中的二極管的正極連接，I個第一開關管I的源極與I個第一二極管2的正極連接，I個第一二極管2的負極與第一組光伏陣列連接；I個第二開關管3的漏極與第二組光伏陣列連接的負boost模塊16中的二極管的負極連接，I個第二開關管3的源極與I個第二二極管4的正極連接，I個第二二極管4的負極與第一組光伏陣列連接；其中，2組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。為了對2組光伏陣列的輸出電壓進行分壓和穩(wěn)壓，該系統(tǒng)還包括2個輸出分壓電容模塊19 ；2個輸出分壓電容模塊19中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容Cl和第二電容C2,第一電容Cl的一端與一組光伏陣列的一端連接,第一電容Cl的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，第一電容Cl的另一端和第二電容C2的一端分別與地線連接。優(yōu)選地，開關管為絕緣柵場效應管，本實施例不對開關管的具體類型進行限定，可以為絕緣柵場效應管，還可以為絕緣柵雙極型晶體管。在實際應用中，N個正boost模塊共用電容C3，N個負boost模塊共用C4。本實施例不對光伏陣列的組數(shù)進行限定，可以為2組，還可以為大于2的其他值?；谏鲜龉夥l(fā)電的系統(tǒng)的控制方法，參見圖3，方法流程具體如下101 =MPPT控制模塊根據(jù)與該控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓，產生最大功率點控制信號，與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號；針對該步驟，具體地，一個MPPT控制模塊與一組光伏陣列連接，N個MPPT控制模塊與N組光伏陣列一一對應連接，N個MPPT控制模塊中的任一個MPPT控制模塊，根據(jù)與該控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓產生最大功率點控制信號，本實施例根據(jù)光伏陣列的輸出電壓產生最大功率控制信號的方式，可以是現(xiàn)有技術，隨著技術的發(fā)展，還可以是其他的實現(xiàn)方式，在此不做限定。N組光伏陣列中有一組光伏陣列還向逆變器輸出電壓，與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊接收該組光伏陣列的輸出電壓，對該輸出電壓進行檢測，在向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列被強烈遮擋時，向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的輸出電壓不會一直以最大功率點時的電壓輸出電壓，當該輸出電壓小于預設閾值時，產生功率變化信號，本實施例不對預設閾值進行限定，可以是向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列最大功率點時的電壓的一半，還可以是其他組光伏陣列的輸出電壓，等等。本實施例不對向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列輸出電壓變化的情況進行限定，可以是向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列被強烈遮擋情況，還可以是向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的壽命老化情況，等等。102 =MPPT控制模塊根據(jù)該最大功率點控制信號使與該MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列連接的正boost模塊和負boost模塊工作在最大功率點狀態(tài)，在該最大功率點狀態(tài)下，與該MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓；針對該步驟，具體地，MPPT控制模塊根據(jù)該最大功率點控制信號對與該MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列相連接的正boost模塊和負boost模塊進行控制,使該正boost模塊和負boost模塊的輸入與輸出特性分別于該組光伏陣列在最大功率點時的輸入與輸出特性相匹配，從而將正boost模塊和負boost模塊控制成使該組光伏陣列能在以最大功率點時的電壓輸出電壓，該組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓，正boost模塊和負boost模塊對光伏陣列輸出的電壓進行升壓。103 :功率控制模塊接收MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，根據(jù)功率變化信號控制與P組光伏陣列相連接的P個第二開關管3和P個第一開關管I開通、控制與向逆變器輸出電壓的光伏陣列連接的正boost模塊中的開關管17和負boost模塊中的開關管18關斷；其中，P為正整數(shù)，P小于等于N-1。針對該步驟，具體地，功率控制模塊根據(jù)該功率變化信號控制與不向逆變器輸出電壓的P組光伏陣列連接的P個第一開關管I和P個第二開關管3開通，與向逆變器輸出電壓的光伏陣列連接的正boost模塊中的開關管17和負boost模塊中的開關管18關斷,實現(xiàn)不向逆變器輸出電壓的光伏陣列在向逆變器輸出電壓的光伏陣列輸出電壓較小時，向逆變器輸入電壓，提高了系統(tǒng)的發(fā)電量，在本實施例中，P可以預先設定，滿足小于等于N-1。在實際應用中，光伏發(fā)電系統(tǒng)還可以包括N個控制器，N個控制器與N個MPPT控制模塊一一連接，N個控制器接收N個MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，N個控制器根據(jù)功率該功率變化信號控制與不向逆變器輸出電壓的P組光伏陣列連接的P個第一開關管I和P個第二開關管3開通，與向逆變器輸出電壓的光伏陣列連接的正boost模塊中的開關管17和負boost模塊中的開關管18關斷,在本實施例中，不對P值的確定方式進行限定可以是與逆變器連接的光伏陣列的輸出電壓小于P組不與逆變器連接的光伏陣列的輸出電壓，還可以是其他方式。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過獨立的最大功率跟蹤點MPPT控制模塊根據(jù)光伏陣列的輸出電壓產生最大功率點控制信號，根據(jù)向逆變器輸出電壓的光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，正boost和負boost升壓模塊分別根據(jù)控制信號使光伏陣列在最大功率點輸出電壓，功率控制模塊根據(jù)功率變化信號對第一開關管和第二開關管進行控制，以實現(xiàn)在向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的功率較小時，不向逆變器輸出電壓的光伏陣列能向逆變器輸入電壓，從而提高光伏陣列的發(fā)電效率，進行提高系統(tǒng)的發(fā)電量。實施例二本發(fā)明實施例提供了一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)，參見圖4，本實施例提供的系統(tǒng)具體包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、(N_l)個正boost升壓模塊、I個雙向正boost升壓模塊、(N-1)個負boost升壓模塊、I個雙向負boost升壓模塊、功率控制模塊和逆變器；N組光伏陣列用于分別向(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊13、(N_1)個負boost模塊、I個雙向負boost模塊14和N個MPPT控制模塊輸出電壓，N組光伏陣列中的一組光伏陣列還用于向逆變器輸出電壓；N個MPPT控制模塊用于根據(jù)N組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號，將最大功率點控制信號分別發(fā)送到(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊13、(N-1)個負boost模塊和I個雙向負boost模塊14、將功率變化信號發(fā)送到功率控制模塊；(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊13、(N-1)個負boost模塊和I個雙向負boost模塊14用于根據(jù)最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到逆變器；功率控制模塊用于根據(jù)功率變化信號對雙向正boost模塊中的第三開關管5和第四開關管7進行控制、雙向負boost模塊中的第五開關管9和第六開關管11進行控制；逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；其中，雙向正boost模塊13，包括第一電感L1、第三開關管5、第四開關管7、第三二極管6、第四二極管8和第三電容C3 ；第一電感LI的一端作為雙向正boost模塊13的輸入端,第一電感LI的另一端分別與第三開關管5的發(fā)射極和第三二極管6的正極連接，第一電感LI的另一端還分別與第四開關管75的集電極和第四二極管8的負極連接；第三開關管5的集電極與第三二極管6的負極連接，并與第三電容C3的一端連接，第四開關管7的發(fā)射極與第四二極管8的正極連接，并與第三電容C3的另一端連接，第三電容C3的一端作為雙向正boost模塊13的輸出端，第三電容C3的另一端與地線連接；其中，雙向負正boost模塊14，包括第二電感L2、第五開關管9、第六開關管11、第五二極管10、第六二極管12和第四電容C4 ；第二電感L2的一端作為雙向負boost模塊14的輸入端，第二電感L2的另一端分別與第五開關管9的集電極和第五二極管10的負極連接，第二電感L2的另一端還分別與第六開關管11的發(fā)射極和第六二極管12的正極連接；第五開關管9的發(fā)射極與第五二極管10的正極連接，并與第四電容C4的一端連接，第六開關管11的集電極與第六二極管12的負極連接，并與第四電容C4的另一端連接，第四電容C4的一端作為雙向負boost模塊14的輸出端，第四電容C4的另一端與地線連接。
其中，N組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。該系統(tǒng)還包括N個輸出分壓電容模塊19 ;N個輸出分壓電容模塊19中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容Cl和第二電容C2,第一電容Cl的一端與一組光伏陣列的一端連接，第一電容Cl的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，第一電容Cl的另一端和第二電容C2的一端分別與地線連接。優(yōu)選地，該開關管為功率三極管。結合上述所述系統(tǒng)，本實施例中以2組光伏陣列為例進行說明，參見圖5，該系統(tǒng)包括2組光伏陣列、2個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、I個正boost升壓模塊15、I個雙向正boost升壓模塊13、I個負boost升壓模塊16、I個雙向負boost升壓模塊14、功率控制模塊和逆變器；第一組光伏陣列用于分別I個雙向正boost模塊13、I個雙向負boost模塊14和I個MPPT控制模塊輸出電壓,還用于向逆變器輸出電壓第二組光伏陣列用于分別向另一個正boost模塊15、另一個負boost模塊16和另一個MPPT控制模塊輸出電壓；I個MPPT控制模塊用于根據(jù)第一組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，還產生功率變化信號，將最大功率點控制信號分別發(fā)送到I個雙向正boost模塊13和I個雙向負boost模塊14，將功率變化信號發(fā)送到功率控制模塊；另一個MPPT控制模塊用于根據(jù)第二組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，將最大功率點控制信號分別發(fā)送到另一個正boost模15和另一個負boost模塊16 ；I個正boost模塊15、I個雙向正boost模塊13、個負boost模塊16和I個雙向負boost模塊14用于根據(jù)最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到逆變器；功率控制模塊用于根據(jù)功率變化信號對雙向正boost模塊13中的第三開關管5和第四開關管7進行控制、雙向負boost模塊14中的第五開關管9和第六開關管11進行控制；逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；其中，雙向正boost模塊13，包括第一電感L1、第三開關管5、第四開關管7、第三二極管6、第四二極管8和第三電容C3 ；第一電感LI的一端作為雙向正boost模塊13的輸入端,第一電感LI的另一端分別與第三開關管5的發(fā)射極和第三二極管6的正極連接，第一電感LI的另一端還分別與第四開關管7的集電極和第四二極管8的負極連接，第三開關管5的集電極與第三二極管6的負極連接，并與第三電容C3的一端連接，第四開關管7的發(fā)射極與第四二極管8的正極連接，并與第三電容C3的另一端連接，第三電容C3的一端作為雙向正boost模塊13的輸出端，第三電容C3的另一端與地線連接；其中，雙向負正boost模塊14，包括第二電感L2、第五開關管9、第六開關管11、第五二極管10、第六二極管12和第四電容C4 ；第二電感L2的一端作為雙向負boost模塊14的輸入端，第二電感L2的另一端分別與第五開關管9的集電極和第五二極管10的負極連接，第二電感L2的另一端還分別與第六開關管11的發(fā)射極和第六二極管12的正極連接；第五開關管9的發(fā)射極與第五二極管10的正極連接，并與第四電容C4的一端連接，第六開關管11的集電極與第六二極管12的負極連接，并與第四電容C4的另一端連接，第四電容C4的一端作為雙向負boost模塊14的輸出端，第四電容C4的另一端與地線連接。其中，2組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。該系統(tǒng)還包括2個輸出分壓電容模塊19 ；2個輸出分壓電容模塊19中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容Cl和第二電容C2,第一電容Cl的一端與一組光伏陣列的一端連接，第一電容Cl的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，第一電容Cl的另一端和第二電容C2的一端分別與地線連接。優(yōu)選地，該開關管為功率三極管。在實際應用中，N-1個正boost模塊和I個雙向正boost模塊共用第三電容C3，N-1個負boost模塊和I個雙向負boost模塊共用第四電容C4。本實施例不對光伏陣列的組數(shù)進行限定，可以為2組，還可以為大于2的其他值?；谏鲜龉夥l(fā)電的系統(tǒng)的控制方法，參見圖6，方法流程具體如下201 =MPPT控制模塊根據(jù)與該控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓，產生最大功率點控制信號，與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功
率變化信號；針對該步驟，具體地，一個MPPT控制模塊與一組光伏陣列連接，N個MPPT控制模塊與N組光伏陣列一一對應連接，N個MPPT控制模塊中的任一個MPPT控制模塊，根據(jù)與該控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓產生最大功率點控制信號，本實施例根據(jù)光伏陣列的輸出電壓產生最大功率控制信號的方式，可以是現(xiàn)有技術，隨著技術的發(fā)展，還可以是其他的實現(xiàn)方式，在此不做限定。N組光伏陣列中有一組光伏陣列還向逆變器輸出電壓，與向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊接收該組光伏陣列的輸出電壓，對該輸出電壓進行檢測，在向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列被強烈遮擋時，向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的輸出電壓不會一直以最大功率點時的電壓輸出電壓，當該輸出電壓小于預設閾值時，產生功率變化信號，本實施例不對預設閾值進行限定，可以是向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列最大功率點時的電壓的一半，還可以是其他組光伏陣列的輸出電壓，等等。本實施例不對向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列輸出電壓變化的情況進行限定，可以是向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列被強烈遮擋情況，還可以是向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的壽命老化情況，等等。202 =MPPT控制模塊根據(jù)該最大功率點控制信號使與該MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列連接的正boost模塊和負boost模塊工作在最大功率點狀態(tài)，在該最大功率點狀態(tài)下，與該MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓；針對該步驟，具體地，MPPT控制模塊根據(jù)該最大功率點控制信號對與該MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列相連接的正boost模塊和負boost模塊進行控制,使該正boost模塊和負boost模塊的輸入與輸出特性分別于該組光伏陣列在最大功率點時的輸入與輸出特性相匹配，從而將正boost模塊和負boost模塊控制成使該組光伏陣列能在以最大功率點時的電壓輸出電壓，該組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓，正boost模塊和負boost模塊對光伏陣列輸出的電壓進行升壓。203 :功率控制模塊接收MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，根據(jù)功率變化信號控制雙向正boost模塊中的第三開關管5開通和雙向負boost模塊中的第五開關管9開通、控制雙向正boost模塊中的第四開關管7關斷和雙向負boost模塊中的第六開關管11關斷。針對該步驟，具體地，功率控制模塊根據(jù)該功率變化信號控制雙向正boost模塊中的第三開關管5和雙向負boost模塊中的第五開關管9開通，雙向正boost模塊中的第四開關管7關斷和雙向負boost模塊中的第六開關管9關斷，實現(xiàn)不向逆變器輸出電壓的光伏陣列的部分能量通過與向逆變器輸出電壓的光伏陣列連接的雙向正boost模塊和雙向負boost模塊輸入到逆變器。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過獨立的最大功率跟蹤點MPPT控制模塊根據(jù)光伏陣列的輸出電壓產生最大功率點控制信號，根據(jù)向逆變器輸出電壓的光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，正boost模塊、雙向正boost模塊、負boost升壓模塊和雙向負boost模塊分別根據(jù)控制信號使光伏陣列在最大功率點輸出電壓，功率控制模塊根據(jù)功率變化信號對雙向正boost模塊中的第三開關管和第四開關管進行控制、雙向負boost模塊中的第五開關管和第六開關管進行控制，以實現(xiàn)在向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的功率較小時，不向逆變器輸出電壓的光伏陣列能向逆變器輸入電壓，從而提高光伏陣列的發(fā)電效率，進行提高系統(tǒng)的發(fā)電量。需要說明的是上述實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)在光伏發(fā)電時，僅以上述各光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成部分的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據(jù)需要而將上述組成部分分配由不同的拓補圖完成，即將組成部分的內部結構劃分成不同的拓補圖，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、N個正boost升壓模塊、N個負boost升壓模塊、功率控制模塊、逆變器、(N-1)個第一開關管、(N-1)個第一二極管、(N-1)個第二開關管和(N-1)個第二二極管；所述N組光伏陣列用于分別向所述N個正boost模塊、所述N個負boost模塊和所述N個MPPT控制模塊輸出電壓,所述N組光伏陣列中的一組光伏陣列還用于向所述逆變器輸出電壓；所述N個MPPT控制模塊用于根據(jù)所述N組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊根據(jù)與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的輸出電壓還產生功率變化信號，將所述最大功率點控制信號分別發(fā)送到所述N個正boost模塊和所述N個負boost模塊，將所述功率變化信號發(fā)送到所述功率控制模塊；所述N個正boost模塊和所述N個負boost模塊用于根據(jù)所述最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到所述逆變器；所述功率控制模塊用于根據(jù)所述功率變化信號分別對所述(N-1)個第一開關管和所述(N-1)個第二開關管進行控制；所述逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；所述(N-1)個第一開關管的漏極分別與跟不向所述逆變器輸出電壓的(N-1)組光伏陣列連接的正boost模塊中的二極管的正極連接，所述(N-1)個第一開關管的源極分別與所述(N-1)個第一二極管的正極連接，所述(N-1)個第一二極管的負極分別與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的一端連接；所述(N-1)個第二開關管的漏極分別與跟不向所述逆變器輸出電壓的(N-1)組光伏陣列連接的負boost模塊中的二極管的負極連接，所述(N-1)個第二開關管的源極分別與所述(N-1)個第二二極管的正極連接，所述(N-1)個第二二極管的負極分別與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的另一端連接；其中，所述N組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括N個輸出分壓電容模塊；N個輸出分壓電容模塊中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容和第二電容，所述第一電容的一端與一組光伏陣列的一端連接，所述第一電容的另一端與所述第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，所述第一電容的另一端和所述第二電容的一端分別與地線連接。
3.根據(jù)權利要求1-2任一權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關管為絕緣柵場效應管。
4.一種控制權利要求1-3任一項所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的方法,其特征在于,所述方法包括MPPT控制模塊根據(jù)與所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓，產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號；所述MPPT控制模塊根據(jù)所述最大功率點控制信號使與和所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列連接的正boost模塊和負boost模塊工作在最大功率點狀態(tài)，在所述最大功率點狀態(tài)下，所述一組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓；功率控制模塊接收所述MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，根據(jù)所述功率變化信號控制與P組光伏陣列相連接的P個第二開關管和P個第一開關管開通、控制與向所述逆變器輸出電壓的光伏陣列連接的正boost模塊中的開關管和負boost模塊中的開關管關斷；其中，P為正整數(shù)，P小于等于N-1。
5.一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、(N-1)個正boost升壓模塊、I個雙向正boost升壓模塊、(N-1)個負boost升壓模塊、I個雙向負boost升壓模塊、功率控制模塊和逆變器；所述N組光伏陣列用于分別向所述(N-1)個正boost模塊、所述I個雙向正boost模塊、所述(N-1)個負boost模塊、所述I個雙向負boost模塊和所述N個MPPT控制模塊輸出電壓，所述N組光伏陣列中的一組光伏陣列還用于向所述逆變器輸出電壓；所述N個MPPT控制模塊用于根據(jù)所述N組光伏陣列輸出的電壓產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號，將所述控制信號分別發(fā)送到所述(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊、(N-1)個負boost模塊和I個雙向負boost模塊，將所述功率變化信號發(fā)送到所述功率控制模塊；所述(N-1)個正boost模塊、I個雙向正boost模塊、(N-1)個負boost模塊和I個雙向負boost模塊用于根據(jù)所述最大功率點控制信號對輸入的電壓進行升壓，并將升壓后的電壓輸入到所述逆變器；所述功率控制模塊用于根據(jù)所述功率變化信號對所述雙向正boost模塊中的第三開關管和第四開關管進行控制、雙向負boost模塊中的第五開關管和第六開關管進行控制；所述逆變器用于將接收的輸入電壓逆變成交流電壓；其中，所述雙向正boost模塊，包括第一電感、第三開關管、第四開關管、第三二極管、第四二極管和第三電容；所述第一電感的一端作為所述雙向正boost模塊的輸入端,所述第一電感的另一端分別與所述第三開關管的發(fā)射極和所述第三二極管的正極連接，所述第一電感的另一端還分別與第四開關管的集電極和所述第四二極管的負極連接；所述第三開關管的集電極與所述第三二極管的負極連接，并與所述第三電容的一端連接，所述第四開關管的發(fā)射極與所述第四二極管的正極連接，并與所述第三電容的另一端連接，所述第三電容的一端作為所述雙向正boost模塊的輸出端,所述第三電容的另一端與地線連接；其中，所述雙向負正boost模塊，包括第二電感、第五開關管、第六開關管、第五二極管、第六二極管和第四電容；所述第二電感的一端作為所述雙向負boost模塊的輸入端,所述第二電感的另一端分別與所述第五開關管的集電極和所述第五二極管的負極連接，所述第二電感的另一端還分別與第六開關管的發(fā)射極和所述第六二極管的正極連接；所述第五開關管的發(fā)射極與所述第五二極管的正極連接，并與所述第四電容的一端連接，所述第六開關管的集電極與所述第六二極管的負極連接，并與所述第四電容的另一端連接，所述第四電容的一端作為所述雙向負boost模塊的輸出端,所述第四電容的另一端與地線連接；其中，所述N組光伏陣列中任一組光伏陣列由M個光伏陣列組成，M為正整數(shù)，N為大于I的自然數(shù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)還包括N個輸出分壓電容模塊；N個輸出分壓電容模塊中任一輸出分壓電容模塊包括第一電容和第二電容，所述第一電容的一端與一組光伏陣列的一端連接，所述第一電容的另一端與所述第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端與一組光伏陣列的另一端連接，所述第一電容的另一端和所述第二電容的一端分別與地線連接。
7.根據(jù)權利要求5-6任一權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關管為功率三極管。
8.—種控制權利要求5-7任一項所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的方法,其特征在于,所述方法包括MPPT控制模塊根據(jù)與所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列的輸出電壓，產生最大功率點控制信號，與向所述逆變器輸出電壓的一組光伏陣列連接的MPPT控制模塊還產生功率變化信號；所述MPPT控制模塊根據(jù)所述最大功率點控制信號使與和所述MPPT控制模塊連接的一組光伏陣列連接的正boost模塊和負boost模塊工作在最大功率點狀態(tài)，在所述最大功率點狀態(tài)下，所述一組光伏陣列以最大功率點時的電壓輸出電壓；功率控制模塊接收MPPT控制模塊發(fā)送的功率變化信號，根據(jù)功率變化信號控制雙向正boost模塊中的第三開關管開通和雙向負boost模塊中的第五開關管開通、控制雙向正boost模塊中的第四開關管關斷和雙向負boost模塊中的第六開關管關斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏發(fā)電的系統(tǒng)及其控制方法，屬于光伏發(fā)電領域。所述系統(tǒng)包括N組光伏陣列、N個最大功率點跟蹤MPPT控制模塊、N個正boost升壓模塊、N個負boost升壓模塊、功率控制模塊、逆變器、(N-1)個第一開關管、(N-1)個第一二極管、(N-1)個第二開關管和(N-1)個第二二極管。本發(fā)明通過上述技術方案能實現(xiàn)光伏陣列在最大功率點輸出電壓，在向逆變器輸出電壓的一組光伏陣列的功率較小時，不向逆變器輸出電壓的光伏陣列能向逆變器輸入電壓，從而提高光伏陣列的發(fā)電效率，進行提高系統(tǒng)的發(fā)電量。
文檔編號H02N6/00GK103001544SQ20121045564
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者傅電波, 郭新 申請人:華為技術有限公司