CN201928205U - 一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统，其特征在于包括光伏电池板、采集电路、最大功率跟踪单元、驱动电路、DC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、逆变器控制电路和滤波电路。本实用新型具有最大功率跟踪的光伏逆变系统Boost升压电路由两级Boost电路实现，两级Boost体积小、成本低，升压范围大，并且降低了单级Boost升压的开关频率。本实用新型在桥臂上加上二极管，防止电网向光伏电池板方向输送电能，提高系统的安全操作性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电系统中具有最大功率跟踪的逆变系统。
背景技术
能源是人类社会存在与发展的重要物质基础，目前人类对能源的利用主要是几种常规能源，如煤、石油、天然气等。据调查，这几种主要常规能源的使用年限，最多不超过250多年，随着社会的不断发展，人类对能源的需求将会不断增加，这意味着对可替代、可再生能源的寻求已经迫在眉睫。太阳能以其储量丰富、可再生、无污染的特点越来越受到人类的关注，因此与之密切相关的光伏发电技术也成为现代科研人员的研究热点。目前，光伏发电技术被公认为是一种技术含量高，发展前景光明的新能源技术。
我国是世界上最大的发展中国家和经济速度发展最快的国家，能源消耗增长速度也居世界之首，因此大量能源消耗带来的环境问题也愈加严重，再加上我国的能源开采和利用技术落后，传统高能耗产业比重大，这些都加剧了我国能源替代形势的严峻性和紧迫性。90年代以来，我国政府已经充分认识到了光伏产业未来的发展前景，并将其发展纳入规划。根据我国《可再生能源中长期发展规划》，明确到2010 年，光伏发电总容量要达到300MW，2020年达到1800MW。为贯彻落实党中央、国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的战略部署，必须提高认识，紧紧抓住光伏发电产业发展的战略机遇期，进一步推动国内光伏发电规模化应用。可见我国政府对未来光伏产业的发展十分重视。
我们知道，光伏电池的工作原理是光伏效应，其光电转换效率有限，同时光伏电池的输出特性易受外界环境影响，其最大功率点在时刻变动，因此为提高光伏系统发电效率，需要考虑光伏电池的最大功率点跟踪控制。目前在光伏逆变器的应用中，受成本和技术的限制，具有最大功率点跟踪功能的并不是很多，现有的MPPT控制技术在跟踪精度和跟踪速度等方面还有不少技术难题，这些都会影响系统的工作效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种基于先进算法的最大功率跟踪系统，它将光伏电池板电压和电流采集到DSP中，采用最大功率算法来实现输出功率最大。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：
本实用新型一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统，其特征在于包括光伏电池板、采集电路、最大功率跟踪单元、驱动电路、DC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、逆变器控制电路和滤波电路，光伏电池板的输出端分别接采集电路和DC-DC变换电路的输入端，DC-DC变换电路的输出端串接DC-AC逆变电路后分别接逆变器控制电路和滤波电路的输入端，采集电路的输出端串接最大功率跟踪单元后接逆变器控制电路的输入端，最大功率跟踪单元串接驱动电路后接DC-DC变换电路的输入端，逆变器控制电路的输出端串接驱动电路后接DC-AC变换电路的输入端。
优选地，采集电路由电压传感器和霍尔电流传感器组成，电压传感器和霍尔电流传感器直接连接在光伏电池板输出直流母线侧。
优选地，逆变器控制电路由数字信号处理器DSP组成。
本实用新型具有以下有益效果：本实用新型采用两节Boost电路实现升压，降低了系统开关损耗，提高系统升压能力；本实用新型基于光伏发电系统的最大功率跟踪采用变步长逐次逼近，使得最大功率点跟踪的稳定精度与速率有所提高，降低系统振荡，能很好的获得最大稳定功率，并且完全能够满足系统最大功率跟踪的要求；本实用新型通过逆变电路将光伏电池工作在最大功率点的直流电逆变成交流电。
附图说明
图1为本实用新型的具有最大功率跟踪的光伏逆变系统示意图，图1中：1-PV电池、2-采集电路、3-最大功率跟踪、4-驱动电路、5-DC-DC变换电路、6-DC-AC逆变电路、7-逆变控制电路、8-滤波电路。
图2为系统控制电路。
图3为两级Boost升压电路。
图4为逆变电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型技术内容作说明：
如图1、图2所示，本实用新型具有最大功率跟踪的光伏逆变系统，其主要由光伏电池板电流和电压采集单元、电流和电压调理电路、算法控制单元、驱动电路以及Boost升压单元构成，采样单元连接在光伏电池板输出直流母线侧，采样单元、控制单元之间有电流调理电路连接，Boost升压电路通过算法控制来驱动。电压传感器和霍尔电流传感器直接连接在光伏电池板输出直流母线侧，通过电压、电流调理电路与数字信号处理器DSP连接。将采集到的电压、电流信号储存在DSP中，通过对采集的电流和电压来计算功率，比较功率变化情况，控制PWM输出调接Boost电路升压。由于DSP输出信号电平太低，不够驱动Boost电路实现升压，因此DSP输出控制信号有驱动来放大。本专利中的驱动芯片选择IR2110，美国IR公司生产，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，实现DSP输出信号到Boost电路的信号隔离与放大。
本实用新型具有最大功率跟踪的光伏逆变系统Boost升压电路由两级Boost电路实现，两级Boost体积小 成不低，升压范围大，并且降低了单级Boost升压的开关频率。如图3所示，两级Boost的控制信号都由DSP给出。
如图4所示，本实用新型具有最大功率跟踪的光伏逆变系统的逆变电路采用单相全控桥式逆变电路。在桥臂上加上二极管，防止电网向光伏电池板方向输送电能，提高系统的安全操作性。
在实施时，光伏电池板输出电压为直流，采样单元使用电压传感器器检测出光伏电池板的电压，使用霍尔电流传感器检测出光伏电池板的电流。由于控制单元使用的是DSP芯片，其片上自带的A/D转换器是单极性的，只能接收的电压信号，然而电流检测信号是双极性的，所以由霍尔电流传感器输出的电流信号必须经过采样电阻转换成电压信号，然后再经过一个直流偏置电路把电压变换到的范围之内，这样才能和控制单元的DSP2812相连接。因此采集电压、电流需要进行转换，这样才能和控制单元的DSP相连接。在DSP中实现最大功率跟踪算法，通过驱动电路，控制PWM输出调剂Boost电路升压，实现最大功率输出，通过逆变电路实现直流电变换为交流电。
Claims (3)
1. 一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统，其特征在于包括光伏电池板（1）、采集电路（2）、最大功率跟踪单元（3）、驱动电路（4）、DC-DC变换电路（5）、DC-AC逆变电路（6）、逆变器控制电路（7）和滤波电路（8），光伏电池板（1）的输出端分别接采集电路（2）和DC-DC变换电路（5）的输入端，DC-DC变换电路（5）的输出端串接DC-AC逆变电路（6）后分别接逆变器控制电路（7）和滤波电路（8）的输入端，采集电路（2）的输出端串接最大功率跟踪单元（3）后接逆变器控制电路（7）的输入端，最大功率跟踪单元（3）串接驱动电路（4）后接DC-DC变换电路（5）的输入端，逆变器控制电路（7）的输出端串接驱动电路（4）后接DC-AC变换电路（5）的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统，其特征在于采集电路（2）由电压传感器和霍尔电流传感器组成，电压传感器和霍尔电流传感器直接连接在光伏电池板（1）输出直流母线侧。
3.根据权利要求1所述的一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统，其特征在于逆变器控制电路（7）由数字信号处理器DSP组成。
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