具有惯性环节的链式级联全域自同步太阳能光伏发电控制装置及方法

摘要

一种具有惯性环节的链式级联全域自同步太阳能光伏发电控制装置，包括多个太阳能电池板超低压微源汲取硅单元升压电路、含储能低压同步整流升压电路、H桥叠波链式级联并网电路、并网控制单元、交流电压互感器和交流电流互感器。本发明采取低压微源汲取技术的硅单元并联拓扑结构，解决了单块光伏电池板内部硅单元串联过多带来的问题；采用了储能，使得光伏发电系统具有惯性环节，解决了光伏发电波动大对电网影响的问题；采用了链式级联叠波并网技术，无需逆变并网，解决了逆变器产生的谐波问题。因此，本发明具有整体发电效率高、光伏发电输出波动平缓、谐波小，发明意义重大。

主权项

一种具有惯性环节的链式级联全域自同步太阳能光伏发电控制装置，其特征在于该装置(1)包括：多个太阳能电池板超低压微源汲取硅单元升压电路(2)、含储能低压同步整流升压电路(3)、H桥叠波链式级联并网电路(4)、并网控制单元(5)、交流电压互感器(6)和交流电流互感器(7)；每个太阳能电池板超低压微源汲取硅单元升压电路(2)包含3个串联的光伏电池单体(16)、第一升压电抗器(8)、第一功率管(9)、第二功率管(10)、第一输入滤波电容(11)、第一输出滤波电容(12)、电压传感器(13)、电流传感器(14)和MPPT控制器(15)，所述的第一输入滤波电容(11)并联在所述的3个串联的光伏电池单体(16)输出的正负极之间，所述的第一功率管(9)的发射极与第二功率管(10)的发射极相连形成节点，所述的第一功率管(9)的集电极接所述的3个串联的光伏电池单体(16)输出的负极，第二功率管(10)的集电极构成太阳能电池板超低压微源汲取硅单元升压电路(2)的输出正端，所述的3个串联的光伏电池单体(16)输出的负极构成输出负端；所述的第一升压电抗器(8)的一端与所述的3个串联的光伏电池单体(16)的正极相连，该第一升压电抗器(8)的另一端与所述的第一功率管(9)和第二功率管(10)的节点相连，所述的第一功率管(9)的控制端与所述的MPPT控制器(15)的第一控制信号的输出端相连，所述的第二功率管(10)的控制端与所述的MPPT控制器(15)的第二控制信号的输出端相连，第二输出信号的控制逻辑与第一控制信号的控制逻辑相反；所述的电流传感器(14)串联在所述的3个串联的光伏电池单体(16)的输出的负极线路中，所述的电压传感器(13)的输入端与所述的3个串联的光伏电池单体(16)的输出的正极相连，所述MPPT控制器(15)的电压信号输入端与所述的电压传感器(13)的输出端相连，所述的MPPT控制器(15)的电流信号输入端与所述的电流传感器(14)的输出端相连，所述的第一输出滤波电容(12)接在所述的输出正端和输出负端之间；所述的含储能低压同步整流升压电路(3)包括同步整流升压控制器(17)、第二升压电抗器(18)、第三功率管(19)、第四功率管(20)、第二输入滤波电容(21)、第二输出滤波电容(22)、第二电压传感器(23)和第二电流传感器(24)，所述的第二输入滤波电容(21)并接在所述含储能低压同步整流升压电路(3)的输入端的正负极之间，所述的第三功率管(19)的发射极与第四功率管(20)的发射极相连构成节点，所述的第三功率管(19)的集电极与所述的含储能低压同步整流升压电路(3)的负极线路相连，所述的第四功率管(20)的集电极构成输出的正端，所述的第二升压电抗器(18)的一端与所述的输入端的正极相连，所述的第二升压电抗器(18)的另一端与所述的第三功率管(19)、第四功率管(20)的节点相连，所述第三功率管(19)的控制端与所述的同步整流升压控制器(17)第一输出信号端相连，所述第四功率管(20)的控制信号端与所述的同步整流升压控制器(17)第二输出信号端相连，所述的第三功率管(19)、第四功率管(20)的控制逻辑相反，所述的同步整流升压控制器(17)的电压信号输入端与所述的第二电压传感器(23)的电压信号输出端相连，同步整流升压控制器(17)的电流信号输入端与第二电流传感器(24)的电流信号输出端相连；所述的H桥叠波链式级联并网电路(4)包含N个并联的H桥电路，每个H桥电路包含4只功率管并称为S1、S2、S3、S4，S1与S2串接在一起，S3与S4串接在一起，这两串并接在一起，S1的控制信号与S3的控制信号相同，S2的控制信号与S4的控制信号相同，S1的控制信号与S2的控制信号相反，S1和S3的控制信号输入端与所述的并网控制单元(5)的控制信号第一输出端相连，所述的S2和S4的控制信号输入端与所述的并网控制单元(5)的控制信号第二输出端相连；所述并网控制单元(5)的N个H桥控制信号的输出端分别与所述的H桥叠波链式级联并网电路(4)的N个H桥电路的控制信号输入端相连，所述的并网控制单元(5)的交流电压信号输入端与所述的交流电压互感器(6)的电压信号输出端相连，所述的并网控制单元(5)输入的交流电流信号的输入端与所述的交流电流互感器(7)的电流信号输出端相连；所述的多个太阳能电池板超低压微源汲取硅单元升压电路(2)的输出端并接在一起与所述含储能低压同步整流升压电路(3)的输入端相连，该含储能低压同步整流升压电路(3)的输出端与所述的H桥叠波链式级联并网电路(4)的输入端相连；所述的H桥叠波链式级联并网电路(4)的输出端与电网相连；所述的交流电压互感器(6)的输入端与所述的H桥叠波链式级联并网电路(4)的输出端相连，所述的交流电压互感器(6)的输出端与所述并网控制单元(5)相应的输入交流电压信号端相连；所述的交流电流互感器(7)的输入端串接在所述的H桥叠波链式级联并网电路(4)的输出端和电网的电路之间，所述的交流电流互感器(7)的输出端与所述的并网控制单元(5)的直流电流信号输入端相连。