含三繞組耦合電感的光伏陣列mppt接口電路的制作方法
【專利摘要】一種含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成。所述功率主回路由n個(gè)通道電路組成。與所述功率主回路匹配，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器擁有端口vcj、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口viLj、端口vioj、端口vc。本發(fā)明可應(yīng)用于全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)，置于光伏陣列之后、輸入電流可控的DC-DC變換裝置之前，不但可以準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到復(fù)雜情況下光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)，而且還具有將自身電路中的多余能量回饋給后級(jí)輸入電流可控的DC-DC變換裝置的能力，可高效率地實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
【專利說(shuō)明】含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏陣列MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)接口電路，可應(yīng)用于全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電系統(tǒng)利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫碾娔堋９夥嚵惺枪夥l(fā)電系統(tǒng)中的核心部分。通常，光伏陣列由多個(gè)相同或不同規(guī)格的光伏子陣列(或光伏組件)通過(guò)多個(gè)阻塞二極管并聯(lián)而成，再通過(guò)高增益的DC-DC變換裝置與光伏發(fā)電系統(tǒng)的其余部分相連。光伏陣列的輸出功率與陣列結(jié)構(gòu)、負(fù)載、太陽(yáng)輻照度、溫度、效率等因素密切相關(guān)，尤其在全天候的情況下(包括光伏子陣列規(guī)格不同或光伏子陣列規(guī)格相同但局部遮陰、短路、開(kāi)路等情況)光伏陣列的輸出功率特性會(huì)呈現(xiàn)出復(fù)雜的多峰值狀態(tài)。當(dāng)光伏陣列的輸出功率特性呈現(xiàn)出單峰值狀態(tài)時(shí)，現(xiàn)有集中式的最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)都能夠準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到全局的最大功率點(diǎn)。但是，當(dāng)光伏陣列的輸出功率特性呈現(xiàn)出多峰值狀態(tài)時(shí)，現(xiàn)有集中式的MPPT技術(shù)就只能夠保證準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到局部的最大功率點(diǎn)。當(dāng)局部的最大功率點(diǎn)與全局的最大功率點(diǎn)不是同一點(diǎn)時(shí)，光伏陣列的利用率將大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有集中式的MPPT技術(shù)在全天候光伏發(fā)電應(yīng)用中的不足，本發(fā)明采用分散式的MPPT技術(shù)提出一種含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，目的在于幫助全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成。
[0005]所述功率主回路由η個(gè)通道電路(通道電路I至通道電路η)組成，其特征在于:所述通道電路j (j=l,…，η)由阻塞二極管Di j、輸入電容Ci j、電感Lj、N-MOS主管Mj、N-MOS輔助管Maj、三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj、輔助二極管Daj、輔助二極管Dbj、輔助二極管Dcj、TVS管TVSj、輸出電容Coj構(gòu)成，光伏子陣列j的正輸出端與阻塞二極管Dij的陽(yáng)極相連，阻塞二極管Dij的陰極與輸入電壓Vij的正端、輸入電容Cij的一端以及電感Lj的一端相連，電感Lj的另一端與N-MOS主管Mj的漏極、三繞組耦合電感Laj的一端以及TVS管TVSj的陰極相連，三繞組耦合電感Laj的另一端與輔助二極管Daj的陽(yáng)極相連，輔助二極管Daj的陰極與N-MOS輔助管Maj的漏極相連，N-MOS輔助管Maj的源極與N-MOS主管Mj的源極、三繞組耦合電感Lbj的一端(與所述三繞組耦合電感Laj的一端是異名端關(guān)系)、三繞組耦合電感Lcj的一端(與所述三繞組耦合電感Laj的一端是同名端關(guān)系)、TVS管TVSj的陽(yáng)極、輸出電容Coj的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，三繞組耦合電感Lbj的另一端(與所述三繞組耦合電感Laj的另一端是異名端關(guān)系)與輔助二極管Dbj的陰極相連，三繞組耦合電感Lcj的另一端(與所述三繞組耦合電感Laj的另一端是同名端關(guān)系)與輔助二極管Dcj的陰極相連，輔助二極管Dbj的陽(yáng)極與輔助二極管Dcj的陽(yáng)極、光伏子陣列j的輸出負(fù)端、輸入電壓Vij的負(fù)端、輸入電容Cij的另一端、輸出電容Coj的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連，三繞組耦合電感Lcj與輔助二極管Dcj的接點(diǎn)和三繞組耦合電感Laj與輔助二極管Daj的接點(diǎn)是同名端關(guān)系，三繞組耦合電感Lbj與輔助二極管Dbj的接點(diǎn)和三繞組耦合電感Laj與輔助二極管Daj的接點(diǎn)是異名端關(guān)系；
[0006]所述通道電路j(j=l，…，η)還與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器(簡(jiǎn)稱:電流控制器)相連，所述電流控制器擁有端口 vcj、端口 VS、端口 vgj、端口 vsj、端口 vgaj、端口 viLj、端口 vioj、端口 vc,其特征在于:所述電流控制器的端口 vcj與所述輸入電壓Vij的正端相連，所述電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vij的負(fù)端相連，所述電流控制器的端口 vgj與所述N-MOS主管Mj的門(mén)極相連，所述電流控制器的端口 vsj與所述N-MOS主管Mj的源極以及所述N-MOS輔助管Maj的源極相連，所述電流控制器的端口 vgaj與所述N-MOS輔助管Maj的門(mén)極相連，所述電流控制器的端口 viLj接收所述通道電路j中電感Lj的電流iLj的檢測(cè)信號(hào)，所述電流控制器的端口 vioj接收所述通道電路j的輸出電流ioj的檢測(cè)信號(hào)，所述電流控制器的端口 vc向所述輸入電流可控的DC-DC變換裝置的端口vc發(fā)送所述功率主回路的輸出總電流信息。
[0007]進(jìn)一步，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器包括輔助電源單元、匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于:所述輔助電源單元能把所述輸入電壓Vij (j=l,..., η)轉(zhuǎn)換成所述匯流通信單元、所述MPPT控制單元、所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元工作所需的電源電壓，
[0008]所述匯流通信單元能根據(jù)所述通道電路I至通道電路η的輸出電流iol至ion的檢測(cè)信號(hào)viol至vion輸出所述功率主回路的輸出總電流信息vc,
[0009]所述MPPT控制單元能根據(jù)所述通道電路j (j=l,…，η)中的電感Lj的電流iLj的檢測(cè)信號(hào)viLj和所述輸入電壓Vij輸出`所述N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj,
[0010]所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元能把所述N-MOS主管Mj (j=l，…，η)的控制信號(hào)vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj轉(zhuǎn)換成由所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 Vgj、端口 vsj和端口 vgaj輸出的差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0011]更進(jìn)一步，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元由采樣保持器Ij (j=l,…，η)、采樣保持器2j、乘法器j、延時(shí)電路j、放大器I j、放大器2 j、參考電壓源j、減法器I j、減法器2j、三角波發(fā)生器j、比較器j、反相器j組成，其特征在于:所述采樣保持器Ij的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viLj相連，所述采樣保持器Ij的輸出端與所述乘法器j的一個(gè)輸入端以及所述放大器Ij的輸入端相連，所述采樣保持器2j的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj相連，所述采樣保持器2 j的輸出端與所述乘法器j的另一個(gè)輸入端相連，所述乘法器j的輸出端與所述減法器Ij的正輸入端以及所述延時(shí)電路j的輸入端相連，所述延時(shí)電路j的輸出端與所述減法器Ij的負(fù)輸入端相連，所述減法器Ij的輸出端與所述參考電壓源j的輸入端相連，所述參考電壓源j的輸出端與所述減法器2j的負(fù)輸入端相連，所述減法器2j的正輸入端與所述放大器Ij的輸出端相連，所述減法器2j的輸出端與所述放大器2j的輸入端相連，所述放大器2j的輸出端與所述比較器Ij的反相輸入端相連，所述三角波發(fā)生器j的輸出端與所述比較器j的正相輸入端相連，所述比較器j輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj，所述比較器j的輸出端與反相器j的輸入端相連，反相器j輸出所述N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj ；
[0012]所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元由求和電路組成，其特征在于:所述求和電路的輸入端vj (j=l,…，η)與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj相連，所述求和電路的輸出端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 VC相連。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:利用分散式的MPPT技術(shù)把復(fù)雜情況下整個(gè)光伏陣列輸出功率的多峰值取全局最大值問(wèn)題簡(jiǎn)化成各光伏子陣列輸出功率的單峰值取最大值問(wèn)題，提出采用含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路來(lái)解決全天候復(fù)雜情況下光伏陣列的全局MPPT問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
[0014]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:應(yīng)用于全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)，含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路位于光伏陣列之后、輸入電流可控的DC-DC變換裝置之前，它不但可以準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到復(fù)雜情況下(包括光伏子陣列規(guī)格不同或光伏子陣列規(guī)格相同但局部遮陰、短路、開(kāi)路等情況)光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)，而且還具有將自身電路中的多余能量回饋給后級(jí)輸入電流可控的DC-DC變換裝置的能力，可高效率地實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的功能框圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元的電路圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元的電路圖。
[0019]圖5是電感Lj (j=l,…，η)處于電流連續(xù)狀態(tài)以及三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj處于電流斷續(xù)狀態(tài)的情況下本發(fā)明實(shí)施例的通道電路j的典型工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0021]參考圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，實(shí)施例由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成。
[0022]如圖1所示,實(shí)施例的功率主回路由通道電路I至通道電路η組成。實(shí)施例的通道電路j (j=l,…，η)由阻塞二極管Dij、輸入電容Cij、電感Lj、N-MOS主管Mj、N-MOS輔助管Maj、三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj、輔助二極管Daj、輔助二極管Dbj、輔助二極管Dcj、TVS管TVSj、輸出電容Coj構(gòu)成，光伏子陣列j的正輸出端與阻塞二極管Dij的陽(yáng)極相連，阻塞二極管Dij的陰極與輸入電壓Vij的正端、輸入電容Cij的一端以及電感Lj的一端相連，電感Lj的另一端與N-MOS主管Mj的漏極、三繞組耦合電感Laj的一端以及TVS管TVSj的陰極相連，三繞組耦合電感Laj的另一端與輔助二極管Daj的陽(yáng)極相連，輔助二極管Daj的陰極與N-MOS輔助管Maj的漏極相連，N-MOS輔助管Maj的源極與N-MOS主管Mj的源極、三繞組耦合電感Lbj的一端(與所述三繞組耦合電感Laj的一端是異名端關(guān)系)、三繞組耦合電感Lcj的一端(與所述三繞組耦合電感Laj的一端是同名端關(guān)系)、TVS管TVSj的陽(yáng)極、輸出電容Coj的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，三繞組耦合電感Lbj的另一端(與所述三繞組耦合電感Laj的另一端是異名端關(guān)系)與輔助二極管Dbj的陰極相連，三繞組耦合電感Lcj的另一端(與所述三繞組耦合電感Laj的另一端是同名端關(guān)系)與輔助二極管Dcj的陰極相連，輔助二極管Dbj的陽(yáng)極與輔助二極管Dcj的陽(yáng)極、光伏子陣列j的輸出負(fù)端、輸入電壓Vij的負(fù)端、輸入電容Cij的另一端、輸出電容Coj的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連，三繞組耦合電感Lcj與輔助二極管Dcj的接點(diǎn)和三繞組耦合電感Laj與輔助二極管Daj的接點(diǎn)是同名端關(guān)系，三繞組耦合電感Lbj與輔助二極管Dbj的接點(diǎn)和三繞組耦合電感Laj與輔助二極管Daj的接點(diǎn)是異名端關(guān)系。
[0023]如圖1所示,實(shí)施例的通道電路j (j=l,..., η)還與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器(簡(jiǎn)稱:電流控制器)相連，實(shí)施例的電流控制器擁有端口 vcj、端口 VS、端口Vgj、端口 vsj、端口 vgaj、端口 viLj、端口 vioj、端口 vc，實(shí)施例的電流控制器的端口 vcj與所述輸入電壓Vij的正端相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vij的負(fù)端相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vgj與N-MOS主管Mj的門(mén)極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vsj與N-MOS主管Mj的源極以及N-MOS輔助管Maj的源極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vgaj與N-MOS輔助管Maj的門(mén)極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 viLj接收電感Lj的電流iLj的檢測(cè)信號(hào)，實(shí)施例的電流控制器的端口 vioj接收通道電路j的輸出電流ioj的檢測(cè)信號(hào)，實(shí)施例的電流控制器的端口 vc向所述輸入電流可控的DC-DC變換裝置的端口 vc發(fā)送實(shí)施例的功率主回路的輸出總電流信息。
[0024]如圖2所示，實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器包括輔助電源單元、匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元。實(shí)施例的輔助電源單元能把輸入電壓Vij (j=l,..., η)轉(zhuǎn)換成匯流 通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元工作所需的電源電壓。實(shí)施例的匯流通信單元能根據(jù)實(shí)施例的通道電路I至完整通道電路η的輸出電流iol至ion的檢測(cè)信號(hào)viol至vion輸出實(shí)施例的功率主回路的輸出總電流信息vc。實(shí)施例的MPPT控制單元能根據(jù)實(shí)施例的通道電路j (j=l,…，η)中的電感Lj的電流iLj的檢測(cè)信號(hào)viLj和輸入電壓Vij輸出N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj和N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj。實(shí)施例的MOS管驅(qū)動(dòng)單元接收N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj和N-M0S輔助管Maj的控制信號(hào)vapj并轉(zhuǎn)換成由實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgj、端口vsj和端口 vgaj輸出的差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0025]如圖3所示，實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元由采樣保持器Ij (j=l,…，η)、采樣保持器2j、乘法器j、延時(shí)電路j、放大器I j、放大器2j、參考電壓源j、減法器I j、減法器2j、三角波發(fā)生器j、比較器j、反相器j組成。實(shí)施例的采樣保持器Ij的輸入端與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viLj相連，采樣保持器Ij的輸出端與乘法器j的一個(gè)輸入端以及放大器Ij的輸入端相連，采樣保持器2j的輸入端與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj相連，采樣保持器2j的輸出端與乘法器j的另一個(gè)輸入端相連，乘法器j的輸出端與減法器Ij的正輸入端以及延時(shí)電路j的輸入端相連，延時(shí)電路j的輸出端與減法器Ij的負(fù)輸入端相連，減法器Ij的輸出端與參考電壓源j的輸入端相連，參考電壓源j的輸出端與減法器2j的負(fù)輸入端相連，減法器2j的正輸入端與放大器Ij的輸出端相連，減法器2j的輸出端與放大器2j的輸入端相連，放大器2j的輸出端與比較器j的反相輸入端相連，三角波發(fā)生器j的輸出端與比較器j的正相輸入端相連，比較器j輸出實(shí)施例的N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj，比較器j的輸出端與反相器j的輸入端相連，反相器j輸出實(shí)施例的N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj。
[0026]如圖4所示，實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元由求和電路組成。實(shí)施例的求和電路的輸入端vj (j=l，…，η)與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj相連，實(shí)施例的求和電路的輸入端與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc相連。
[0027]圖5是電感Lj (j=l,…，η)處于電流連續(xù)狀態(tài)以及三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj處于電流斷續(xù)狀態(tài)的情況下實(shí)施例的通道電路j的典型工作波形圖。在電感Lj (j=l，...，η)處于電流連續(xù)狀態(tài)以及三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj處于電流斷續(xù) 狀態(tài)的情況下實(shí)施例的通道電路j (j=l,…，η)的穩(wěn)態(tài)工作過(guò)程包含以下2個(gè)階段。
[0028]階段I =N-MOS主管Mj (j=l,...，η)導(dǎo)通，N-MOS輔助管Maj關(guān)斷(三繞組耦合電感Laj的電流iLaj=0)。光伏子陣列j、阻塞二極管Di j、輸入電容Ci j、電感Lj、N_M0S主管Mj、輸出電容Coj和輸入電流可控的DC-DC變換裝置形成一個(gè)回路。此時(shí)，電感Lj兩端的電壓vLj~Vij-Vo>0,電感Lj充電，電流iLj和電流iMj均增加。輔助二極管Daj截止、輔助二極管Dbj導(dǎo)通、輔助二極管Dcj截止，輔助二極管Dbj、三繞組耦合電感Lbj、輸出電容Coj和輸入電流可控的DC-DC變換裝置形成另一個(gè)回路。此時(shí)，三繞組耦合電感Lbj放電，電流iLbj減小直至為零，將保存的磁能全部回饋給輸入電流可控的DC-DC變換裝置。
[0029]階段2 =N-MOS 主管 Mj (j=l,…，η)關(guān)斷(N-M0S 主管 Mj 的電流 iMj=0)，N-MOS 輔助管Maj導(dǎo)通。輔助二極管Daj導(dǎo)通，光伏子陣列j、阻塞二極管Dij、輸入電容Cij、電感Lj、三繞組耦合電感Laj、輔助二極管Daj、N-MOS輔助管Maj、輸出電容Coj和輸入電流可控的DC-DC變換裝置形成一個(gè)回路。輔助二極管Dbj截止、輔助二極管Dcj導(dǎo)通，輔助二極管Dcj、三繞組耦合電感Lcj、輸出電容Coj和輸入電流可控的DC-DC變換裝置形成另一個(gè)回路。此時(shí)，電感Lj兩端的電壓vLj ^ Vij - (k+1) XVo〈0，k為三繞組耦合電感Laj和Lcj之間的匝比，電感Lj放電，電流iLj和電流iLaj均減小。三繞組耦合電感Laj將通道電路j中多余電能的一部分轉(zhuǎn)化為磁能并保存，而通道電路j中多余電能的另一部分則由三繞組耦合電感Lcj直接回饋給輸入電流可控的DC-DC變換裝置。
[0030]在具有MPPT功能的多通道電流控制器的控制下，實(shí)施例的通道電路j (j=l,…，η)始終工作在光伏子陣列j的最大功率點(diǎn)附近。不同于復(fù)雜情況下整個(gè)光伏陣列的輸出功率特性會(huì)呈現(xiàn)出多峰值狀態(tài)，光伏子陣列的輸出功率特性通常保持單峰值狀態(tài)。因此，只要分別捕獲到光伏子陣列I至光伏子陣列η的最大功率點(diǎn)，即可獲得整個(gè)光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)。捕獲光伏子陣列j的最大功率點(diǎn)的策略如下:當(dāng)檢測(cè)到光伏子陣列j當(dāng)前的輸出功率比前一時(shí)刻的輸出功率小(即vpij(n)〈vpij(n-l))時(shí)，通過(guò)增大參考電壓源j的輸出值Vrefj (n)，令N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj的占空比增大，使光伏子陣列j的輸出電流變大，從而改變光伏子陣列j后一時(shí)刻的輸出功率。當(dāng)檢測(cè)到光伏子陣列j當(dāng)前的輸出功率比前一時(shí)刻的輸出功率大(即vpij(n)>vpij(n-1))時(shí)，通過(guò)減小參考電壓源j的輸出值Vrefj (n)，令N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj的占空比減小，使光伏子陣列j的輸出電流變小，從而改變光伏子陣列j后一時(shí)刻的輸出功率。通過(guò)調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)光伏子陣列j當(dāng)前的輸出功率約等于前一時(shí)刻的輸出功率(即vpij (n)≈vpij(n-1))，達(dá)到光伏子陣列j的最大功率點(diǎn)。
[0031]TVS管TVSj (j=1, …,n)在含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路中的作用是:當(dāng)N-MOS主管Mj和N-MOS輔助管Maj均關(guān)斷時(shí)，為電感Lj提供必要的電流通道，以防止出現(xiàn)過(guò)壓。輔助二極管Daj、輔助二極管Dbj、輔助二極管Dcj在含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路中的作用是:限定三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj的電流iLaj和iLbj及iLcj的方向，防止電路出現(xiàn)環(huán)流，保證電路高效率運(yùn)行。
[0032]本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.一種含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成， 所述通道電路j (j=l,…，η)由阻塞二極管Di j、輸入電容Ci j、電感Lj\N-MOS主管Mj、N-MOS輔助管Maj、三繞組耦合電感Laj和Lbj及Lcj、輔助二極管Daj、輔助二極管Dbj、輔助二極管Dcj、TVS管TVSj、輸出電容Coj構(gòu)成，光伏子陣列j的正輸出端與阻塞二極管Dij的陽(yáng)極相連，阻塞二極管Dij的陰極與輸入電壓Vij的正端、輸入電容Cij的一端以及電感Lj的一端相連，電感Lj的另一端與N-MOS主管Mj的漏極、三繞組耦合電感Laj的一端以及TVS管TVSj的陰極相連，三繞組耦合電感Laj的另一端與輔助二極管Daj的陽(yáng)極相連，輔助二極管Daj的陰極與N-MOS輔助管Maj的漏極相連，N-MOS輔助管Maj的源極與N-MOS主管Mj的源極、三繞組耦合電感Lbj的一端(與所述三繞組耦合電感Laj的一端是異名端關(guān)系)、三繞組耦合電感Lcj的一端(與所述三繞組耦合電感Laj的一端是同名端關(guān)系)、TVS管TVSj的陽(yáng)極、輸出電容Coj的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，三繞組耦合電感Lbj的另一端(與所述三繞組耦合電感Laj的另一端是異名端關(guān)系)與輔助二極管Dbj的陰極相連，三繞組耦合電感Lcj的另一端(與所述三繞組耦合電感Laj的另一端是同名端關(guān)系)與輔助二極管Dcj的陰極相連，輔助二極管Dbj的陽(yáng)極與輔助二極管Dcj的陽(yáng)極、光伏子陣列j的輸出負(fù)端、輸入電壓Vij的負(fù)端、輸入電容Cij的另一端、輸出電容Coj的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連，三繞組耦合電感Lcj與輔助二極管Dcj的接點(diǎn)和三繞組耦合電感Laj與輔助二極管Daj的接點(diǎn)是同名端關(guān)系，三繞組耦合電感Lbj與輔助二極管Dbj的接點(diǎn)和三繞組耦合電感Laj與輔助二極管Daj的接點(diǎn)是異名端關(guān)系， 所述具有MPPT功能的多通道電流控制器擁有端口 vcj (j=l，…，η)、端口 vs、端口 vgj、端口 vsj、端口 VgajJSjn viLj、端口 vioj、端口 vc，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj與所述輸入電壓Vij的正端相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vij的負(fù)端相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口vgj與所述N-MOS主管Mj的門(mén)極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vsj與所述N-MOS主管Mj的源極以及所述N-MOS輔助管Maj的源極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgaj與所述N-MOS輔助管Maj的門(mén)極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viLj接收所述電感Lj的電流iLj的檢測(cè)信號(hào)，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj接收所述通道電路j的輸出電流ioj的檢測(cè)信號(hào)，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc向所述輸入電流可控的DC-DC變換裝置的端口 vc發(fā)送所述功率主回路的輸出總電流信息。
2.如權(quán)利要求1所述的含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述具有MPPT功能的多通道電流控制器包括輔助電源單元、匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元， 所述輔助電源單元能把所述輸入電壓Vij (j=l，…，η)轉(zhuǎn)換成所述匯流通信單元、所述MPPT控制單元、所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元工作所需的電源電壓， 所述匯流通信單元能根據(jù)所述通道電路I至通道電路η的輸出電流iol至ion的檢測(cè)信號(hào)輸出所述功率主回路的輸出總電流信息％，所述MPPT控制單元能根據(jù)所述通道電路j (j=l,...，η)中的電感Lj的電流iLj的檢測(cè)信號(hào)和所述輸入電壓Vij輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj, 所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元能把所述N-MOS主管Mj (j=l,…，η)的控制信號(hào)vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj轉(zhuǎn)換成由所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgj、端口 vsj和端口 vgaj輸出的差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元由采樣保持器Ij (j=l,…，η)、采樣保持器2j、乘法器j、延時(shí)電路j、放大器lj、放大器2j、參考電壓源j、減法器lj、減法器2j、三角波發(fā)生器j、比較器j、反相器j組成，所述采樣保持器Ij的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viLj相連，所述采樣保持器Ij的輸出端與所述乘法器j的一個(gè)輸入端以及所述放大器Ij的輸入端相連，所述采樣保持器2j的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj相連，所述采樣保持器2j的輸出端與所述乘法器j的另一個(gè)輸入端相連，所述乘法器j的輸出端與所述減法器Ij的正輸入端以及所述延時(shí)電路j的輸入端相連，所述延時(shí)電路j的輸出端與所述減法器Ij的負(fù)輸入端相連，所述減法器Ij的輸出端與所述參考電壓源j的輸入端相連，所述參考電壓源j的輸出端與所述減法器2j的負(fù)輸入端相連，所述減法器2j的正輸入端與所述放大器Ij的輸出端相連，所述減法器2j的輸出端與所述放大器2 j的輸入端相連，所述放大器2 j的輸出端與所述比較器Ij的反相輸入端相連，所述三角波發(fā)生器j的輸出端與所述比較器j的正相輸入端相連，所述比較器j輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號(hào)vgpj，所述比較器j的輸出端與反相器j的輸入端相連，反相器j輸出所述N-MOS輔助管Maj的控制信號(hào)vapj。
4.如權(quán)利要求2和3之一所述的含三繞組耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元由求和電路組成，所述求和電路的輸入端vj(j=l`，…，η)與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj相連，所述求和電路的輸出端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc相連。
【文檔編號(hào)】H02S40/30GK103516305SQ201310381693
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】陳怡 , 南余榮 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)