[发明专利]一种提高光伏组件输出功率的方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种提高光伏组件输出功率的方法及电路，适用于光伏组件最大功率跟踪。

背景技术

随着能源危机和环境问题的日益严峻，世界各国开始大力开发和应用清洁的可再生能源，其中以太阳光为能源的光伏发电技术作为解决能源危机和环境问题，实现可持续发展的重要策略得到了广泛的研究和应用。

在太阳能光伏发电系统中，光伏组件将太阳能转化为直流电能，再由电力电子变换器将直流电能变换为负载需要的各种形式的电能。由于光伏阵列输出的电流-电压(I-V)和功率-电压(P-V)特性呈非线性、具有最大功率点，而且其最大功率点随着光照和环境温度等因素变化，为了提高系统的能量转化效率，必须采用适当的最大功率点跟踪算法控制光伏发电变换器，保证系统总是运行在光伏组件最大功率点。

在光照条件一致的情况下，光伏组件的P-V特性曲线只有一个最大功率点，如图1所示。然而，光伏发电系统周围的建筑物和树木等容易在光伏组件上形成局部阴影，在局部阴影条件下，光伏组件的P-V特性曲线将出现多个极值点，如图2所示。常用的最大功率点跟踪算法包括固定电压或电流跟踪法、爬山法、扰动观察法和导纳增量法等在局部阴影条件下，通常容易陷入局部极值点，并不能保证光伏组件运行在真正的全局最大功率点。目前大多数最大功率点跟踪相关的专利都是针对光伏组件P-V特性只有单个极值点的情况，如周德佳等2006年申请的中国专利CN 1862942A等等。人们也已经针对局部阴影条件下光伏组件的最大功率点(MPP)跟踪做了一些研究工作，提出了一些局部阴影条件下的全局最大功率跟踪算法，这些算法存在一个共同的不足：被动的搜索光伏组件的全局最大功率点，算法的实现比较复杂，且实际获得的能量远小于当前光伏组件可输出的能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高光伏组件输出功率的方法和装置，有效提高了光伏组件在局部阴影条件下的能量转化效率，将其应用于光伏组件的最大功率点跟踪方法中，可避免常规跟踪方法陷入局部极值点。

一种提高光伏组件输出功率的方法，具体为：将光伏组件中串联的光伏电池元平均分组，保证相邻两光伏电池元组的输出电压比值等于它们的最大功率点电压比值。

针对光伏电池元平均分为两组的情况，本发明提供了一种有源P-V特性校正电路，包括P沟道MOSFET管S₁、N沟道MOSFET管S₂、电感L₁和两个电容C₁，C₂，其中P沟道MOSFET管S₁的漏极与N沟道MOSFET管S₂的漏极串接为MOSFET桥臂，两个电容C₁，C₂串接成电容桥臂，MOSFET桥臂与电容桥臂并联，两MOSFET管的相接点与两电容的相接点通过电感L₁连接。

本发明的技术效果体现在：在由两组数量相同的光伏电池元串联，并分别并联两个旁路二极管的光伏组件中，当存在局部阴影时，两组光伏电池元的中部分旁路二极管可能导通，导致被旁路的光伏电池元的能量损失，大大降低了光伏组件的能量转化效率，同时光伏组件的输出P-V特性曲线出现多个极值点，常规的最大功率点跟踪算法容易陷入局部极值点，造成能量损失。应用本发明的主动最大功率点跟踪方法和电路可控制光伏组件中两组电池元的输出电压比例为其最大功率点电压之比，从而保证每组光伏电池元均工作在最大功率点，提高了光伏组件的能量转化效率，同时光伏组件的输出P-V特性曲线只有一个最大功率点，采用常规的最大功率点算法即可搜索到全局最大功率点。

图3中曲线a为未经过校正的光伏组件的P-V特性曲线，曲线b为校正后的光伏组件的P-V特性曲线。由图3可以看出经过有源P-V特性曲线校正之后，光伏组件的P-V特性曲线只有一个极值点，且最大功率点的输出功率比未校正前大大增加。

附图说明

图1为光照条件一致情况下光伏组件的P-V特性曲线示意图；

图2为局部阴影条件下光伏组件的P-V特性曲线示意图；

图3为经有源P-V特性校正电路校正前后的光伏组件的P-V特性曲线示意图；

图4为应用本发明的主动最大功率点跟踪系统框图；

图5为光伏组件的内部接线图；

图6为有源P-V特性校正电路结构图；

图7为应用有源P-V特性校正电路的主动最大功率点跟踪方法流程图；

图8为调用常规最大功率点跟踪方法示意图。

具体实施方式