[实用新型]辐照及温度自适应电压优化控制的超长串光伏系统

说明书

本实用新型公开了辐照及温度自适应电压优化控制的超长串光伏系统，涉及光伏发电领域，其通过设置信息采集模块、控制模块和判断模块调整各优化器推荐参考占空比，实现能自动平衡光伏组串在极端低温超出逆变器电压限制，并能自动平衡在极端辐照下优化器输出电流超出其输出电流限制，从而提升组串中组件的设置数量，增加光伏组串输出电流，实现提高装机容量，使相同额定功率的逆变器汇流箱等设备数量更少，降低光伏系统的成本；可稳定光伏组串的输出电压并接近于逆变器的最大额定电压，充分利用降压型优化器增加组件的数量；对逆变器和功率优化器的响应性能和精度要求不高，适合于组串数量庞大的大型集中式发电系统。

技术领域

本实用新型涉及发电领域，具体涉及光伏发电领域，尤其涉及发电系统中设有光伏组件级或电池片串级功率优化器的一种辐照及温度自适应电压优化控制的超长串光伏系统。

背景技术

光伏功率优化器是连接光伏组件或组件中子串的同样带有MPPT的DC/DC变换器。在电路结构原理上，由MPPT模块进行最大功率跟踪并控制PWM调节占空比，实现光伏组件运行在最大功率点。传统的光伏组件串联结构中，当其中部分单元因遮挡等原因功率降低，串联的其他单元也将因输出电压的变化而导致功率损失，即光伏组串的失配。在带功率优化器的串联结构中，每个优化器都独立地跟踪最大功率与占空比，使光伏组件内避免因外在环境而发生功率失配。

根据DC-DC转换电路根据拓扑结构的不同，主要可分为三种：Buck(降压)型、Boost(升压)型和Buck-Boost(降压-升压)型。其中，Buck型降压式DC/DC转换电路（还可以是BOOST-BUCK型升降压式），连接到光伏组件的输入端和连接到逆变器的输出端存在关系，输入电压U_in（即发电侧输出电压）和输出电压U_out的关系为U_out=U_in*D（公式1）；输入电流I_in（即发电侧输出电流）和输出电压I_out的关系为I_out=I_in/D（公式2）。其中，D为占空比，可在0到1之间调整。此外，优化器串联后，将连接到光伏逆变器的输入直流母线，再由光伏逆变器转化为AC交流电，继而通过升压变压器把交流电升压成10kv/20kv/35kv的中压并入电网，或者再二次升压到110kv及以上并入高压并网。目前对应于逆变器，光伏组串的安装容量的计算方法主要是N≤U_dcmax/{U_oc*[1+(t-25)*Kv]}（公式3）；其中，U_dcmax逆变器允许的最大直流输入电压，U_oc是光伏组件的开路电压，t是光伏组件工作条件下的极端低温，Kv是光伏组件的开路电压温度系数。为方便于光伏组件的选用，组件的出厂会经过测试得出参考参数，如地面光伏组件标准测试条件（STC）：AM=1.5，1000 W/m²，25ºC。现有算法中，主要考虑在测试条件下的极端低温，确定组串中组件数量的最大值，通过工作条件下的极端高温确定，确定组串中组件数量的最小值。

根据上述原理，功率优化器除了跟踪最大功率点，在一方面可以Buck型的降压效应，由U_out=U_in*D（公式1）可知，其可降低光伏组件实际输出电压（优化器输出电压），增加光伏组串输出电流的方式，实现提高装机容量，使相同额定功率的逆变器汇流箱等设备数量更少，提高组串发电容量。此外，如图1所示，在辐照相关性方面，以常见的硅晶体光伏组件为例，在中高辐照度(≥200 W/m²)情况下，随辐照的变化，最大功率点电压与开路电压的变化不大。因此，在另一方面，功率优化器具有最大功率点跟踪的特点，且最大功率点电压约为0.83倍的开路电压，并由此可使带有功率优化器的光伏组件不会运行在最大功率点电压至开路电压的区间，因而光伏组串的容量计算上的组件电压可降低，进一步提高组串发电容量。