光伏阵列汇流箱制造技术

本发明专利技术提供一种光伏阵列汇流箱，包括：多路直流输入支路，每个直流输入支路的正负输入端分别连接至该支路的光伏阵列的正负输出端，每个直流输入支路的正负输出端分别通过正负汇流母排汇流成一路正极输出和负极输出，连接至逆变器的正负输入端，并且每个直流输入支路包括用于跟踪该支路的光伏阵列的最大输出功率的最大功率跟踪单元；控制单元，其用于确定每个直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率，并控制每个直流输入支路跟踪所确定的相应的最大输出功率。本发明专利技术汇流箱通过跟踪各支路的光伏阵列的最大输出功率，使得各支路的光伏阵列始终能以最大功率给后级的逆变器供电，从而提高光伏发电系统中太阳能的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电
，尤其涉及一种带最大功率跟踪的光伏阵列汇流箱。
技术介绍
随着光伏并网发电的大规模兴起，对于较大规模的光伏发电系统，为了减少光伏组件与逆变器之间的连接线，方便维护，需在光伏组件与逆变器之间增加光伏阵列直流汇流装置(即，汇流箱)，该装置就是将一定数量的电池阵列汇流成一路直流输出。目前从事太阳能产品研发的公司所生产的汇流箱大部分只有汇流的基本功能，较好的产品也只有防雷、防短路、过流过压保护的功能。此外，为了提高光伏发电系统对太阳能的利用率，大多数厂家的并网逆变器都具有最大功率跟踪(MPPT)功能，主要是对并网逆 变器的输入功率进行最大功率跟踪。但是，对于目前的光伏发电系统，并网逆变器的输入电压是由光伏汇流箱的汇流输出提供的，所以并网逆变器中的最大功率跟踪(MPPT)是对多路光伏阵列汇流后的电压和电流的跟踪，是一种总的跟踪，跟踪到的最大功率点是一个平均值，这种跟踪方法对提高太阳能的利用率的确具有一定的效果，但是对于输入的各支路的光伏阵列来说，每个支路中光伏阵列的最大输出功率点是不一样的，如果各支路光伏阵列的最大输出功率都按跟踪到的平均最大功率工作，则会使有些支路并没有工作在该支路的最大功率点处，所以光伏发电系统中的太阳能的利用率没有达到最大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有光伏阵列汇流箱中存在的太阳能利用率不够高的问题，提供一种能够对各支路的光伏阵列单独进行最大输出功率跟踪的光伏阵列汇流箱，以提高光伏发电系统中太阳能的利用率。为了实现以上目的，本专利技术提供的光伏阵列汇流箱包括多路直流输入支路，每个直流输入支路的正负输入端分别连接至该支路的光伏阵列的正负输出端，每个直流输入支路的正负输出端分别通过正负汇流母排汇流成一路正极输出和负极输出，连接至逆变器的正负输入端，并且每个直流输入支路包括用于跟踪该支路的光伏阵列的最大输出功率的最大功率跟踪单元；控制单元，其用于确定每个直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率，并控制每个直流输入支路跟踪所确定的相应的最大输出功率。优选的是，所述每个最大功率跟踪单元包括升压电路，所述控制单元用于根据每个直流输入支路的光伏阵列的输出电压对该直流输入支路的升压电路进行控制，直到该升压电路的输出电压达到该直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率所对应的电压。优选的是，所述升压电路为BOOST升压电路。优选的是，所述控制单元用于检测每个直流输入支路的光伏阵列的输出电压和输出电流，如果检测的输出电压大于所述逆变器的额定输入电压，则控制该直流输入支路中的BOOST升压电路中的开关管处于截止状态，否则根据检测的输出电压和输出电流控制该BOOST升压电路中的开关管以高频方式进行脉冲宽度调制，直到该BOOST升压电路的输出电压达到该直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率所对应的电压。优选的是，所述控制单元包括电压电流采样单元，其用于检测每个直流输入支路的光伏阵列的输出电压和输出电流；乘法器，其用于将检测的每个直流输入支路的光伏阵列的输出电压与输出电流相乘，以得到该直流输入支路的光伏阵列的当前输出功率值，并将该当前输出功率值和该当前输出功率值所对应的当前参考电压值传送给比较器，所述参考电压值为该直流输入支路的光伏阵列的电压参考值，初始值为该直流输入支路的光伏阵列中的电池串列的开路电压值；比较器，其用于将每个直流输入支路的光伏阵列的当前输出功率值和当前参考电压值与上一次跟踪的输出功率值和参考电压值进行比较，得到该直流输入支路的光伏阵列的输出功率之差和参考电压之差；调节器，其用于根据每个直流输入支路的光伏阵列的输出功率之差和参考电压之差对当前参考电压值进行调节，以确定该直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率所对应的参考电压值；恒电压跟踪器，其用于使跟踪到的最大输出功率所对应的电压值保持为调节器所确定的参考电压值；开关管控制单元，其用于判断检测每个直流输入支路的光伏阵列的输出电压是否大于所述逆变器的额定输入电压，如果是，则控制该直流输入支路中的BOOST升压电路中的开关管处于截止状态， 否则控制该直流输入支路中的BOOST升压电路中的开关管以高频方式进行脉冲宽度调制，直到该BOOST升压电路的输出电压达到恒电压跟踪器所保持的参考电压值。优选的是，所述每个直流输入支路的正负输入端与所述最大功率跟踪单元的正负输入端之间分别串联有用于短路保护的熔断器，和/或所述每个直流输入支路的正负输出端与所述正负汇流母排之间分别串联有用于过流、过压保护的直流断路器，和/或所述每个直流输入支路中最大功率跟踪单元的前端接有用于防雷击的光伏避雷器。优选的是，所述汇流箱还包括通讯单元，其用于将所述每个直流输入支路的光伏阵列的输出电压和输出电流以及所述汇流箱的输出电压和输出电流传送给监控中心或者上位机。本专利技术的有益效果是通过为各支路光伏阵列添加最大功率跟踪模块，用以跟踪各支路的光伏阵列的最大输出功率，使得各支路的光伏阵列始终能以最大功率给后级的逆变器供电，从而提高光伏发电系统中太阳能的利用率。附图说明图I是本专利技术光伏阵列汇流箱的原理框图；图2是本专利技术光伏阵列汇流箱中的最大功率跟踪单元的示例性电路图；图3是本专利技术光伏阵列汇流箱中的控制单元的原理框图；图4是示出各支路电压与输出功率之间的关系的曲线图；图5是本专利技术光伏阵列汇流箱中的控制单元的控制流程图。具体实施例方式以下，将参照附图和实施例对本专利技术进行描述。本专利技术汇流箱的技术构思在于为各支路的光伏阵列提供最大输出功率跟踪功能。为了实现这个构思，本专利技术汇流箱包括多路光伏阵列的正负极并联接入的多路直流输入支路和控制单元，其中，每个直流输入支路的正负输入端分别连接至该支路的光伏阵列的正负输出端，每个直流输入支路的正负输出端分别通过正负汇流母排汇流成一路正极输出和负极输出，连接至逆变器的正负输入端，并且每个直流输入支路包括用于跟踪该支路的光伏阵列的最大输出功率的最大功率跟踪单元；控制单元用于确定每个直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率，并控制每个直流输入支路跟踪所确定的相应的最大输出功率。图I是本专利技术光伏阵列汇流箱的原理框图。在图I中，每个直流输入电路上除了示出MPPT单元之外，还示出了用于对每个直流输入电路进行电路保护的单元，包括用于短路保护的熔断器、用于过流、过压保护的直流断路器和用于防雷击的光伏避雷器。这些电路保护单元可根据实际情况选择使用。具体地讲，多路光伏阵列(即图I中所示太阳电池串列)的正、负极并联接入光伏阵列汇流箱，各并联支路的正输入端和负输入端先分别串接PV专用熔断器，防止各支路发生短路时，对系统造成损害。然后各并联支路的正输入端和负输入端分别与最大功率跟踪 (MPPT)单元的正输入端和负输入端相接。通过最大功率跟踪(MPPT)单元后，各直流输入支路中最大功率跟踪(MPPT)单元的输出正极通过一个汇流母排汇流成一路正极输出，各直流输入支路中最大功率跟踪(MPPT)单元的输出负极通过另一个汇流母排汇流成一路负极输出。最后汇流箱的正、负输出端通过直流断路器与汇流箱的正、负输出端相连接。另外各直流输入支路的最大功率跟踪(MPPT)单元的前端均接有专用的光伏阵列避雷器，各光伏避雷器的正接线端与光伏阵列支路的正极相连接，各光伏避雷器的负接线端与光伏阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏阵列汇流箱，包括：多路直流输入支路，每个直流输入支路的正负输入端分别连接至该支路的光伏阵列的正负输出端，每个直流输入支路的正负输出端分别通过正负汇流母排汇流成一路正极输出和负极输出，连接至逆变器的正负输入端，并且每个直流输入支路包括用于跟踪该支路的光伏阵列的最大输出功率的最大功率跟踪单元；控制单元，其用于确定每个直流输入支路的光伏阵列的最大输出功率，并控制每个直流输入支路跟踪所确定的相应的最大输出功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟增，张新涛，郭磊，熊俊峰，杨凯，羊睦汉，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，特变电工西安电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：