一种多路MPPT微型逆变器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多路MPPT微型逆变器及其控制方法，方法包括对每路电气隔离的直流光伏模块分别进行功率提取和最大功率点追踪，获得每路在最大功率点下的功率输出；对所获得每路的功率输出中电压进行升压，及将升压后的每路功率输出汇总至一个总功率输出；将所得的总功率输出中直流逆变为交流，及对逆变所得交流滤波后并入电网。微型逆变器包括：多路DC/DC转换模块、多路变压模块、DC/AC逆变模块及EMC滤波模块；以及所述每个DC/DC模块还包括过流保护电路。本发明专利技术可实时有效的跟踪多路各自最大功率点，消除了因输入多路造成逆变部分支路过多的缺陷，降低产品成本，提高了整机效率。

Multi channel MPPT micro inverter and control method thereof

The invention discloses a multi-channel MPPT micro inverter and its control method, method of photovoltaic modules each including DC electrical isolation were power extraction and maximum power point tracking for each power output at the maximum power point; the power output of each of the voltage boost, and every road the output power boost after the summary to a total power output; DC inverter output power in the AC power grid on inverter, and the AC filter incorporated. The micro inverter comprises a multi-channel DC/DC conversion module, a multi-channel voltage changing module, a DC/AC inverter module and a EMC filter module, and each DC/DC module also comprises an overcurrent protection circuit. The invention can track the maximum power point of the multi-path in real time and effectively eliminate the defect that the branch part of the inverter is caused by multiple input multiple paths, thereby reducing the cost of the product and improving the efficiency of the whole machine.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多路MPPT微型逆变器及其控制方法，属于逆变器的

技术介绍
太阳能作为最清洁的可再生能源将成为支撑未来全球经济增长的最佳能源。全球光伏发电量以每年高达46.7%的比例增长。到2010年底总装机容量高达45GW。随着全球煤炭/石油等资源的枯竭和核电站风险的增加加速了各国政府推进光伏发应用的步伐。预计2020年全球太阳能总装机容量将达980GW，中国总装机容量将超过20GW。然而目前光伏电站的成本仍然高于其他形式电站的成本，多国政府不得不靠补体来推动光伏产业发展。因此提高光伏电站的转换效率、采用新技术大幅降低光伏电站综合成本是最终促成光伏发电进入商业化的唯一途径。微型逆变器可以提高太阳能电站20%以上的发电效率。虽然它可以大大的提高太阳能电站的发电效率，可是目前市场上的微型逆变器的成本太高。和传统的小型逆变器相比，微型逆变器的成本要高3倍以上，由此它大大增加太阳能电站的建站成本。所以到目前为止，微型逆变器的技术还很难得到推广。一个光伏并网发电系统主要有二个部分组成即太阳能电池组件和太阳能控制逆变器及并网设备。如图1所示。评价一个光伏并网发电系统最主要的参数就是光电转换效率。由于半导体光电池的特性其转换效率往往都比较低。再考虑到使用环境和气候的影响，使得目前我们通常使用的光伏电池效率在10～15%左右。一个高效的并能自动跟踪光伏电池最大功率的逆变器可以使光伏电池发挥最大的效用。逆变器有两个基本功能：一方面是为完成DC/AC转换的电流连接到电网，另一方面是找出最佳的操作点以优化太阳能光伏系统的效率。对于特定的太阳光辐射、温度及电池类型，太阳能光伏系统都相应有唯一的最佳电压及电流，从而使光伏系统产生最大的能量。如果光伏系统在非最佳电压及电流水平下运行，系统的效率就非常低，白白浪费采集太阳能的良机。然而传统的太阳能光伏系统都是由许多紧密相连的太阳能电池板组成。这些电池板先分组串联，再将不同的串联电池组并联起来形成电池阵列。由太阳能电池板阵列产生的直流电会流到位于电池板侧旁的逆变器。在这样串联/并联的电池组件中任何一个电池板发生故障就会导致整个电池组失效。此外，当有局部阴影或杂物等遮蔽电池组时，这种情况也会发生。为了解决上述问题，目前太阳能电池板都集成了旁路二极管，从而使电流可以绕过被遮蔽的失效电池板部份。启动二极管后，它们可将电流重新路由，即改道绕过失效电池串上。这样一来，不仅浪费了受遮蔽电池板的供电潜能，而且会降低整个电池组的总电压。基于选取电池板最佳操作点的原则，逆变器必须决定是应该优化受影响电池串的电压，还是应该优化其他没受影响电池组所产生的能量。在大多数的情况下，逆变器都会选择优化没有影响的电池组，并相应地降低受影响电池组所产生的能量，甚至是完全关闭受影响电池组。所导致的结果是，太阳能光伏系统只要出现10%的遮蔽，便会使太阳能发电量下降一半。再有，为了获得较高的直流-交流逆变效率，传统并网逆变器不得不以缩小输入端直流适配接入电压允许波动范围为代价，放弃对因光照变化所致的超限直流输入（电压低于或高于允许波动范围）的逆变，如此方案进一步“丢弃”了大约10-30%左右本可以利用的有效光伏资源。为解决上述问题，一种微型逆变器技术得到了发展。微型逆变器技术即在每块太阳能电池板(组件）上都加装微型逆变器使得系统可以适应不断变化的负荷和天气条件，从而能够为单块电池板和整个系统提供最佳转换效率。微型逆变器架构还可简化布线，这也意味着更低的安装成本。可是，影响光伏系统的关键因素是可靠性、成本和效率。目前的微型逆变器技术很难全面地平衡这几个关键因素。由于对体积和成本的抠刻要求，很多复杂的逆变计算电路就无法在微型逆变器中实现，因此目前的微型逆变器的转换效率要大大低于传统的逆变器。同时逆变器在现行的光伏系统中又是可靠性最低的组件，它们一般只能使用10年左右，而电池板则可保证使用25年。把目前的微型逆变器技术整合到光伏组件板将会降低光伏组件的寿命。另外，还存在一个微型逆变器虽然只控制一块电池组件，但是一个逆变器所需要的功能如MPPT,DC/DC和AC/DC转换都必须要具备，如图2所示，一个MPPT控制器需要连接多个光伏电池组件，因此目前的微型逆变器的成本是大大高于集中逆变器。以及，对于一个多路MPPT逆变器来说，其所要控制的每块太阳能电池板的性能是不一样的，即它们的最大功率点是不同的，而且每块电池板的最大功率点的漂移也不可能同步。如果不能实时和精确的控制每个MPPT的工作状态，每个MPPT的输出电压就会因不同而无法直接汇流，如图3所示。如果采用非直接汇流方案，那么不仅逆变器的成本会增加而且由于多出一级直流变换，其转换效率也会降低。因此如何实时，精确的控制和协调几路MPPT控制是多路MPPT微型逆变器成功的关键。因此，目前微型逆变器存在因太阳能电池板性能不同，光照不同造成的多块太阳能电池板最大功率点不同，而造成不能实时有效的跟踪多路各自最大功率点的问题，且每块光伏电池板单独连接微型逆变器，造成体积及成本增加问题。以上这些因素严重的制约了微型逆变器的推广应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种多路MPPT微型逆变器及其控制方法，解决微型逆变器因太阳能电池板性能不同，光照不同造成的多块太阳能电池板最大功率点不同，而造成不能实时有效的跟踪多路各自最大功率点的问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种多路MPPT微型逆变器的控制方法，包括：对每路电气隔离的直流光伏模块分别进行功率提取和最大功率点追踪，获得每路在最大功率点下的功率输出；对所获得每路的功率输出中的电压升压，及将升压后的每路功率输出汇总至一个总功率输出；将所得的总功率输出中直流逆变为交流，及对逆变所得交流滤波后并入电网。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述方法还包括对所获得每路的功率输出进行过流保护。本专利技术还提出一种多路MPPT微型逆变器，包括：多路DC/DC转换模块，其中每路DC/DC转换模块用于对所连接的直流光伏模块进行功率提取和最大功率点跟踪，获取每路在最大功率点下的功率输出；多路变压模块，其中每路变压模块用于对连接的DC/DC转换模块所获得每路的功率输出中电压升压，并且将升压后的每路功率输出汇总至一个总功率输出；DC/AC逆变模块，用于将所得的总功率输出中直流逆变为交流；EMC滤波模块，用于对DC/AC逆变模块所得交流进行EMC滤波后并入电网。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述每个DC/DC模块还包括过流保护电路。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述DC/AC逆变模块包括依次连接的整流电路、LC滤波电路及后级mos电路。本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果：（1）本专利技术提供的多路MPPT微型逆变器及其控制方法，采用并-串联的多路MPPT功能的输出汇流的方法，输入采用并联方式，确保了各路直流输入模块独立追踪最大功率点，通过各自的DC/DC转换模块及变压器原边并联，副边串联的结构，使原本并联的各路直流输入模块的能量汇聚于一点，进行DC/AC逆变模块的逆变并网。解决了因某块太阳能电池板异常而造成整体不能使用的问题，且有效的解决了因太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路MPPT微型逆变器的控制方法，其特征在于，包括：对每路电气隔离的直流光伏模块分别进行功率提取和最大功率点追踪，获得每路在最大功率点下的功率输出；对所获得每路功率输出中的电压升压，及将升压后的每路功率输出汇总至一个总功率输出；将所得的总功率输出逆变为交流，及对逆变所得交流滤波后并入电网。

【技术特征摘要】
2016.08.08 CN 20161064747631.一种多路MPPT微型逆变器的控制方法，其特征在于，包括：对每路电气隔离的直流光伏模块分别进行功率提取和最大功率点追踪，获得每路在最大功率点下的功率输出；对所获得每路功率输出中的电压升压，及将升压后的每路功率输出汇总至一个总功率输出；将所得的总功率输出逆变为交流，及对逆变所得交流滤波后并入电网。2.根据权利要求1所述多路MPPT微型逆变器的控制方法，其特征在于：所述方法还包括对所获得每路的功率输出进行过流保护。3.一种多路MPPT微型逆变器，其特征在于，包括：多路DC/DC转换模块，其中每路DC/D...

【专利技术属性】
技术研发人员：周远，陈增禄，王生洪，薛天威，沈明欣，李文洋，季鹏，
申请(专利权)人：湖州新智源电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33