[实用新型]延长最大功率追踪运行时间的光伏系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏系统小功率逆变器设备以及自动追踪装置的结构改进技术，尤其是延长最大功率追踪运行时间的光伏系统。

背景技术

目前，光伏系统的发电量直接影响光伏发电系统的大规模应用。

在光伏逆变器技术方面提高发电量的措施主要包括两个方面，一是提高转换效率，尽量减少自身损耗；二是延长运行时间，尽量延长光伏面板能够产生电能的工作时间。

常见的小功率光伏逆变器分为两级架构，包括DC-DC、DC-AC两级主要结构。正常运行过程中前级DC-DC结构完成最大功率点追踪即MPPT技术，实现在外界不断变化的条件下自我调节，使光伏面板阵列能在各种不同的日照和温度环境下，由前级DC-DC结构自动输出最大功率；后级实现稳定直流母线，并由后级DC-AC结构将直流转换为交流馈入电网或向负载提供交流电源的作用。在启动过程中，由于后级DC-AC结构尚未与电网连接，直流母线的能量只能够来自于光伏面板，所以直流母线的稳定需要由前级DC-DC实现。

事实上，光伏逆变器的启动过程分为三步：母线升压、自检、并网。其中，母线升压需要由光伏面板提供能量到光伏逆变器直流母线中，当直流母线达到一定值后光伏逆变器会进入自检阶段，检测完毕后，在确保直流母线电压高于市电所需电压的前提条件下，光伏逆变器才会进入并网状态。

常见的启动方法是前级DC-DC结构开环启动，脉宽调制PWM占空比依照一定速度逐步线性变化，从而实现直流母线逐步升压的目的，当直流母线电压升到要求电压后，PWM占空比停止线性变化，使直流母线维持不变，保证逆变器的后续动作可以依序完成。

光伏组件功率输出特性具有非线性特征,输出电流随着输出电压的增大，先是缓慢下降，当达到Umppt点之后会急剧下降。而且，此输出特性会随着温度、光照条件的变化而变化。当逆变器启动时，光伏组件电流会增大，相应的输出电压会减小，再加之温度和光照条件的变化，极易造成逆变器启动失败，重复开关机。造成光伏组件可发电量的流失，虽然功率较小，但随着太阳能发电的规模不断扩大，此处的经济效益损失会越来越大。

常用的光伏逆变器启动方法为开环法，是一种将PWM占空比依照一定速度逐步线性变化，从而实现直流母线逐步升压目的方法。当直流母线电压升到要求电压后，PWM占空比停止线性变化，使直流母线维持不变。在整个母线升压过程中对光伏面板的发电需求会随着占空比的变化而上升，此方法无法响应由于光照条件变化造成的功率不稳定情况，极易出现反复的启动失败情况，在此过程中也浪费了光伏组件的发电量。

如附图1所示，当清晨太阳刚刚升起时，光照较弱，MPPT曲线平缓而不稳定，当PV开路电压达到光伏逆变器启动电压A时，光伏逆变器会自动进入启动步骤，随着前级DC-DC结构PWM开始工作，电流会随着PWM占空比的变化而逐渐增大，光伏组件的工作点会从A走到B点。但是若此时光照变弱，MPP曲线发生变化，工作点由B点走到C点，小于前级DC-DC结构电路的最小工作电压D。此时前级DC-DC结构电路会由于输入电压过低而停止工作。并且，启动过程中光伏逆变器尚未与市电连接，光伏逆变器所需功率只能由直流端光伏组件提供，这样就造成启动失败，光伏逆变器无法进入正常发电状态。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供延长最大功率追踪运行时间的光伏系统，克服由于光照变弱使得工作点变化及至小于前级DC-DC结构电路的最小工作电压而造成逆变器停止工作的缺陷。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括光伏面板、前级DC-DC结构、软启调理电路模块、直流母线、前电压调理模块、控制器、后电压调理模块、面板采样模块、母线采样模块和后级DC-AC结构；光伏面板连接前级DC-DC结构，前级DC-DC结构连接直流母线，直流母线连接后级DC-AC结构；在光伏面板和直流母线之间连接控制电路模块，控制电路模块中包括软启调理电路模块、直流母线、前电压调理模块、控制器、后电压调理模块、面板采样模块和母线采样模块；控制器通过软启调理电路模块连接前级DC-DC结构，同时，控制器通过前电压调理模块和后电压调理模块分别连接在前级DC-DC结构前后侧，而且，控制器通过面板采样模块连接光伏面板，控制器通过母线采样模块连接直流母线。