基于直流母线的组合式光伏发电系统

摘要

光伏组件的性能受到太阳辐射和阴影条件的影响，具有非线性的输出特性，采用最大功率点跟踪控制可以有效提高光伏组件的利用效率。在正常情况下，目前的跟踪算法都可以使光伏发电系统工作在最大功率点，但是在局部阴影条件下，光伏发电系统的输出功率曲线呈现多峰值特性，目前的最大功率点跟踪策略并不能区分光伏发电系统输出功率曲线的局部峰值和全局峰值，导致光伏发电系统的利用率降低。
　　 为了在局部阴影条件下从光伏发电系统获取更多能量，提高光伏发电系统利用率，提出了一种组合式光伏发电系统。通过功率匹配检测，及时将失配光伏串从系统隔离，防止失配光伏串对系统造成影响，使组合式光伏发电系统可以工作在几种不同的系统结构。每一个光伏串与一个独立的boost变换器相连接，采用分布式最大功率点跟踪控制，每个光伏串能够独立跟踪它的最大功率点，减小了光伏串失配和局部阴影对系统的影响。系统抗阴影能力和可靠性提高，光伏发电系统利用效率提高。
　　 为了减小光伏发电系统因扰动和寻优造成的能量损失，提高光伏发电系统的效率和质量，将交错并联技术应用于该系统中。交错并联技术使系统具有更强的抗阴影和容错能力。在分析交错状态系统运行特性的基础上，通过状态空间方程建立交错并联boost电路的数学模型，设计合理的补偿结构，提高了系统稳态和动态性能。
　　 仿真和实验结构表明，交错并联boost减小了光伏串的输出电流纹波，提高了光伏串的输出电流纹波频率，减小了电感设计尺寸，降低了开关管的电流应力，提高了最大功率点跟踪速度，减小了系统振荡。分布式最大功率点跟踪控制提高了每个光伏串独立性，实现了系统和失配串的最大功率点跟踪控制，提高了光伏发电系统的效能和灵活性。