一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路制造技术

一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道电流控制器2部分组成。所述功率主回路由1个完整通道电路和n-1个简化通道电路组成。与所述功率主回路匹配，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器拥有端口vcj、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口vsaj、端口viLj、端口vioj、端口vc。本发明专利技术可应用于全天候的光伏发电系统，置于光伏阵列之后、输入电流可控的DC-DC变换装置之前，不但可以准确、平稳、快速地捕获到复杂情况下光伏阵列的全局最大功率点，而且还具有将自身电路中的多余能量回馈给后级输入电流可控的DC-DC变换装置的能力，可高效率地实现光伏阵列利用率的最大化。

【技术实现步骤摘要】
—种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路
本专利技术涉及适用于光伏阵列的MPPT (最大功率点跟踪)接口电路，可应用于全天候的光伏发电系统，尤其是一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路。
技术介绍
光伏发电系统利用半导体的光生伏特效应将光能转变为可利用的电能。光伏阵列是光伏发电系统中的核心部分。通常，光伏阵列由多个相同或不同规格的光伏子阵列(或光伏组件)通过多个阻塞二极管并联而成，再通过高增益的DC-DC变换装置与光伏发电系统的其余部分相连。光伏阵列的输出功率与阵列结构、负载、太阳辐照度、温度、效率等因素密切相关，尤其在全天候的复杂情况下(包括光伏子阵列规格不同或光伏子阵列规格相同但局部遮阴、短路、开路等情况)光伏阵列的输出功率特性会呈现出复杂的多峰值状态。当光伏阵列的输出功率特性呈现出单峰值状态时，现有集中式的最大功率跟踪(MPPT)技术都能够准确、平稳、快速地捕获到全局的最大功率点。但是，当光伏阵列的输出功率特性呈现出多峰值状态时，现有集中式的MPPT技术就只能够保证准确、平稳、快速地捕获到局部的最大功率点。当局部的最大功率点与全局的最大功率点不一致时，光伏阵列的利用率将大打折扣。
技术实现思路
为克服现有集中式的MPPT技术在全天候光伏发电应用中的不足，本专利技术采用分散式的MPPT技术提出一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路，目的在于帮助全天候的光伏发电系统准确、平稳、快速地捕获到光伏阵列的全局最大功率点，实现光伏阵列利用率的最大化。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道电流控制器2部分组成。所述功率主回路由I个完整的通道电路(完整通道电路I)和η-1个简化的通道电路(简化通道电路2至完整通道电路η)组成，其特征在于:所述完整通道电路I由阻塞二极管Di 1、输入电容Ci 1、电感LUN-MOS主管Ml、二极管Dl、辅助电容Cal、N_M0S辅助管Mal、辅助电感LaU辅助二极管Dal、输出电容Col构成，光伏子阵列I的正输出端与阻塞二极管Dil的阳极相连，阻塞二极管Dil的阴极与输入电压Vil的正端、输入电容Cil的一端以及电感LI的一端相连，电感LI的另一端与N-MOS主管Ml的漏极以及二极管Dl的阳极相连，二极管Dl的阴极与辅助电容Cal的一端以及N-MOS辅助管Mal的漏极相连，N-MOS辅助管Mal的源极与辅助电感Lal的一端以及辅助二极管Dal的阴极相连，辅助电感Lal的另一端与N-MOS主管Ml的源极、辅助电容Cal的另一端、输出电容Col的一端、输出电压Vo的正端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的正输入端相连，辅助二极管Dal的阳极与光伏子阵列I的负输出端、输入电压Vil的负端、输入电容Cil的另一端、输出电容Col的另一端、输出电压Vo的负端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的负输入端相连，所述简化通道电路k(k=2，…，η)由阻塞二极管Dik、输入电容Cik、电感Lk、N_M0S主管Mk、二极管Dk、输出电容Cok构成，光伏子阵列k的正输出端与阻塞二极管Dik的阳极相连，阻塞二极管Dik的阴极与输入电压Vik的正端、输入电容Cik的一端以及电感Lk的一端相连，电感Lk的另一端与N-MOS主管Mk的漏极以及二极管Dk的阳极相连，二极管Dk的阴极与所述完整通道电路I中的二极管Dl的阴极相连，N-MOS主管Mk的源极与输出电容Cok的一端、输出电压Vo的正端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的正输入端相连，光伏子阵列k的负输出端与输入电压Vik的负端、输入电容Cik的另一端、输出电容Cok的另一端、输出电压Vo的负端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的负输入端相连；所述完整通道电路I和简化通道电路k (k=2,…，η)还与所述具有MPPT功能的多通道电流控制器(简称:电流控制器)相连，所述电流控制器拥有端口 vcj (j=l,…，η)、端口VS、端口 vgj、端口 vsj、端口 vgaj、端口 vsaj、端口 viLj、端口 vioj、端口 vc,其特征在于:所述电流控制器的端口 vcl与所述输入电压Vil的正端相连，所述电流控制器的端口 vs与所述输入电压Vil的负端相连，所述电流控制器的端口 vgl与N-MOS主管Ml的门极相连，所述电流控制器的端口 vsl与N-MOS主管Ml的源极相连，所述电流控制器的端口 vgal与N-MOS辅助管Mal的门极相连，所述电流控制器的端口 vsal与N-MOS辅助管Mal的源极相连，所述电流控制器的端口 ViLl接收所述完整通道电路I中电感LI的电流iLl的检测信号，所述电流控制器的端口 viol接收所述完整通道电路I的输出电流iol的检测信号，所述电流控制器的端口 vck (k=2,…，η)与所述输入电压Vik的正端相连，所述电流控制器的端口 VS与所述输入电压Vik的负端相连,所述电流控制器的端口 Vgk与所述N-MOS主管Mk的门极相连，所述电流控制器的端口 vsk与所述N-MOS主管Mk的源极相连，所述电流控制器的端口 vgak和端口 vsak均悬空,所述电流控制器的端口 viLk接收所述电感Lk的电流iLk的检测信号，所述电流控制器的端口 viok接收所述简化通道电路k的输出电流iok的检测信号，所述电流控制器的端口 VC向所述输入电流可控的DC-DC变换装置的端口 VC发送所述功率主回路的输出总电流信息。进一步，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器包括辅助电源单元、汇流通信单元、MPPT控制单元和MOS管驱动单元，其特征在于:所述辅助电源单元能把所述输入电压Vij (j=l,..., η)转换成所述汇流通信单元、所述MPPT控制单元和所述MOS管驱动单元工作所需的电源电压，所述汇流通信单元能根据所述完整通道电路I以及所述简化通道电路2至简化通道电路η的输出电流iol至ion的检测信号viol至vion输出所述功率主回路的输出总电流信息vc,所述MPPT控制单元能根据所述完整通道电路I以及所述简化通道电路2至简化通道电路η中电感Lj (j=l,…，η)的电流iLj的检测信号viLj和所述输入电压Vij输出所述N-MOS主管Mj的控制信号vgpj和所述N-MOS辅助管Maj的控制信号vapj，所述MOS管驱动单元接收所述N-MOS主管Mj (j=l,…，η)的控制信号vgpj和所述N-MOS辅助管Maj的控制信号vapj并转换成由所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vgj、端口 vsj、端口 vgaj和端口 vsaj输出的差分驱动信号。更进一步，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的MPPT控制单元由采样保持器lj(j=l，…，η)、采样保持器2j、乘法器j、延时电路j、放大器I j、放大器2j、参考电压源1」、参考电压源2」、减法器1」、减法器2」、三角波发生器1」、三角波发生器2」、比较器1」、匕匕较器2j组成，其特征在于:所述采样保持器Ij的输入端与所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 viLj相连，采样保持器Ij的输出端与乘法器j的一个输入端以及放大器Ij的输入端相连，所述采样保持器2j的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路，其特征在于：所述适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道电流控制器2部分组成，所述功率主回路由完整通道电路1和简化通道电路2至简化通道电路n组成，所述完整通道电路1由阻塞二极管Di1、输入电容Ci1、电感L1、N?MOS主管M1、二极管D1、辅助电容Ca1、N?MOS辅助管Ma1、辅助电感La1、辅助二极管Da1、输出电容Co1构成，光伏子阵列j的正输出端与阻塞二极管Di1的阳极相连，阻塞二极管Di1的阴极与输入电压Vi1的正端、输入电容Ci1的一端以及电感L1的一端相连，电感L1的另一端与N?MOS主管M1的漏极以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与辅助电容Ca1的一端以及N?MOS辅助管Ma1的漏极相连，N?MOS辅助管Ma1的源极与辅助电感La1的一端以及辅助二极管Da1的阴极相连，辅助电感La1的另一端与N?MOS主管M1的源极、辅助电容Ca1的另一端、输出电容Co1的一端、输出电压Vo的正端以及输入电流可控的DC?DC变换装置的正输入端相连，辅助二极管Da1的阳极与光伏子阵列1的负输出端、输入电压Vi1的负端、输入电容Ci1的另一端、输出电容Co1的另一端、输出电压Vo的负端以及输入电流可控的DC?DC变换装置的负输入端相连，所述简化通道电路k（k=2,…,n）由阻塞二极管Dik、输入电容Cik、电感Lk、N?MOS主管Mk、二极管Dk、输出电容Cok构成，光伏子阵列k的正输出端与阻塞二极管Dik的阳极相连，阻塞二极管 Dik的阴极与输入电压Vik的正端、输入电容Cik的一端以及电感Lk的一端相连，电感Lk的另一端与N?MOS主管Mk的漏极以及二极管Dk的阳极相连，二极管Dk的阴极与所述完整通道电路1中的二极管D1的阴极相连，N?MOS主管Mk的源极与输出电容Cok的一端、输出电压Vo的正端以及输入电流可控的DC?DC变换装置的正输入端相连，光伏子阵列k的负输出端与输入电压Vik的负端、输入电容Cik的另一端、输出电容Cok的另一端、输出电压Vo的负端以及输入电流可控的DC?DC变换装置的负输入端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器拥有端口vcj、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口vsaj、端口viLj、端口vioj、端口vc，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vc1与所述输入电压Vi1的正端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vs与所述输入电压Vi1的负端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vg1与所述N?MOS主管M1的门极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vs1与所述N?MOS主管M1的源极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vga1与所述N?MOS辅助管Ma1的门极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vsa1与所述N?MOS辅助管Ma1的源极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口viL1接收所述电感L1的电流iL1的检测信号，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vio1接收所述完整通道电路1的输出电流io1的检测信号，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vc向所述输入电流可控 的DC?DC变换装置的端口vc发送所述功率主回路的输出总电流信息，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vck（k=2,…,n）与所述输入电压Vik的正端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vs与所述输入电压Vik的负端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vgk与所述N?MOS主管Mk的门极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vsk与所述N?MOS主管Mk的源极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口vgak和端口vsak均悬空，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口viLk接收所述电感Lk的电流iLk的检测信号，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口viok接收所述简化通道电路k的输出电流iok的检测信号。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路，其特征在于:所述适用于光伏阵列的能馈式MPPT接口电路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道电流控制器2部分组成，所述功率主回路由完整通道电路I和简化通道电路2至简化通道电路η组成， 所述完整通道电路I由阻塞二极管Di 1、输入电容Ci 1、电感LUN-MOS主管Ml、二极管Dl、辅助电容CaUN-MOS辅助管MaU辅助电感LaU辅助二极管Dal、输出电容Col构成，光伏子阵列j的正输出端与阻塞二极管Dil的阳极相连，阻塞二极管Dil的阴极与输入电压Vil的正端、输入电容Cil的一端以及电感LI的一端相连，电感LI的另一端与N-MOS主管Ml的漏极以及二极管Dl的阳极相连，二极管Dl的阴极与辅助电容Cal的一端以及N-MOS辅助管Mal的漏极相连，N-MOS辅助管Mal的源极与辅助电感Lal的一端以及辅助二极管Dal的阴极相连，辅助电感Lal的另一端与N-MOS主管Ml的源极、辅助电容Cal的另一端、输出电容Col的一端、输出电压Vo的正端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的正输入端相连，辅助二极管Dal的阳极与光伏子阵列I的负输出端、输入电压Vil的负端、输入电容Cil的另一端、输出电容Col的另一端、输出电压Vo的负端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的负输入端相连， 所述简化通道电路k (k=2，...，!!)由阻塞二极管Dik、输入电容Cik、电感Lk、N-M0S主管Mk、二极管Dk、输出电容Cok构成，光伏子阵列k的正输出端与阻塞二极管Dik的阳极相连，阻塞二极管Dik的阴极与输入电压Vik的正端、输入电容Cik的一端以及电感Lk的一端相连，电感Lk的另一端与N-MOS主管Mk的漏极以及二极管Dk的阳极相连，二极管Dk的阴极与所述完整通道电路I中的二极管Dl的阴极相连，N-MOS主管Mk的源极与输出电容Cok的一端、输出电压Vo的正端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的正输入端相连，光伏子阵列k的负输出端与输入电压Vik的负端、输入电容Cik的另一端、输出电容Cok的另一端、输出电压Vo的负端以及输入电流可控的DC-DC变换装置的负输入端相连， 所述具有MPPT功能的多通道电流控制器拥有端口 vcj、端口 vs、端口 vgj、端口 vsj、端P vgaj、端口 vsaj、`端口 viLj、端口 vioj、端口 vc, 所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vcl与所述输入电压Vil的正端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vs与所述输入电压Vil的负端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vgl与所述N-MOS主管Ml的门极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vsl与所述N-MOS主管Ml的源极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vgal与所述N-MOS辅助管Mal的门极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vsal与所述N-MOS辅助管Mal的源极相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 ViLl接收所述电感LI的电流iLl的检测信号，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 viol接收所述完整通道电路I的输出电流iol的检测信号，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vc向所述输入电流可控的DC-DC变换装置的端口 vc发送所述功率主回路的输出总电流信息， 所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vck (k=2，...，!!)与所述输入电压Vik的正端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vs与所述输入电压Vik的负端相连，所述具有MPPT功能的多通道电流控制器的端口 vgk...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，张浩，王晶，南余荣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：