專利名稱：Mifz光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光伏發(fā)電最大功率調(diào)節(jié)的裝置，具體是指MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
為何需要最大功率跟蹤？光伏組件輸出端直接對(duì)蓄電池充電時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。因?yàn)楣庹斩入S時(shí)間、隨氣象不斷地變化，不同光照強(qiáng)度和溫度，光伏組件有不同的輸出伏-安特性 和功率-電壓特性曲線，相應(yīng)亦有不同的充電工作點(diǎn)。很多工作點(diǎn)都遠(yuǎn)離最大功率輸出點(diǎn)，造成光伏組件有效功率不能充分利用，這是光生電力的極大浪費(fèi)，在滿足一定用電負(fù)荷時(shí)將造成光伏組件投資增大。光伏發(fā)電屬典型的非線性電源，其輸出伏一安特性和功率一電壓特性曲線如下圖所示。線性電源的輸出功率，主要取決于負(fù)載。非線性電源的輸出功率則取決于負(fù)載線和電源輸出伏一安特性曲線的交點(diǎn)所在位置的電流和電壓的乘積。受光照強(qiáng)度、溫度等因素變化的影響，光伏發(fā)電輸出伏一安特性變化無(wú)常；負(fù)荷和工作頻率的變化使負(fù)載線也在不斷的變化；因此它們的交點(diǎn)可能頻繁變化，若不采取自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)，很多工作點(diǎn)都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離最大功率輸出點(diǎn)，造成光伏發(fā)電有效功率不能充分利用，浪費(fèi)能源。在保證一定用電負(fù)荷時(shí)勢(shì)必造成光伏發(fā)電設(shè)備容量和投資無(wú)謂的增大，為此必須采取最大功率跟蹤調(diào)節(jié)。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度高，工作頻帶很寬，能最大限度地利用光伏發(fā)電的有效功率的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)方案如下MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，包括連接光伏陣列輸出的電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4,以及與電池串聯(lián)的充電前電感L,電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4依次連接有阻抗變換器、橋式整流器，且充電前電感L與橋式整流器連接；所述充電前電感
L兩端還連接有I微分電路，所述尋微分電路還連接有電子開(kāi)關(guān)電路Kl 1-K21，所dudu
述電子開(kāi)關(guān)電路K11-K21包括串聯(lián)的開(kāi)關(guān)Kll和開(kāi)關(guān)K21 ;還包括耦合電容Cl和耦合電容C2，所述開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)Kl I、以及耦合電容Cl、耦合電容C2依次首尾串聯(lián)，且所述耦合電容Cl和耦合電容C2之間還設(shè)置有反相電路，所述耦合電容C2與開(kāi)關(guān)K21的連接點(diǎn)還連接有依次連接的數(shù)字電路、變頻電路，其所述變頻電路與電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4連接；且所述阻抗變換器的輸出側(cè)連接有%微分電路，其微分電路的輸出端與電子開(kāi)關(guān)電路Kl 1-K21連
diat
接，其微分電路的輸出端與開(kāi)關(guān)K11和開(kāi)關(guān)K21的連接點(diǎn)連接。
du基于上述結(jié)構(gòu)描述，本實(shí)用新型的原理為通過(guò)改變電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4的工作頻率f，因此來(lái)改變阻抗變換器的阻抗，從而達(dá)到移動(dòng)光伏陣列的伏安特性曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)，達(dá)到移動(dòng)工作點(diǎn)的目的。而工作點(diǎn)的移動(dòng)方向則由dlg/dU的信號(hào)的報(bào)性(正或負(fù))來(lái)控制?？刂普{(diào)節(jié)原則是:』> O ,則f ，當(dāng)i < O則f I，當(dāng)=0，則維持
dildudu
f不變。
3·J ·如果f t , ) > O (或f I，A < 0)，則說(shuō)明陣列工作在電流源區(qū)域。
dudu此時(shí)f丨，1$丨，直到2 =0停止調(diào)節(jié)，f不再變化，工作點(diǎn)停留在最大功率
du點(diǎn)。如果f I 2 > O (或f t 2 < 0)，則說(shuō)明陣列工作在電壓源區(qū)域
dudu此時(shí)f丨，I充丨，直到& =0停止調(diào)節(jié)，f不再變化，工作點(diǎn)停留在最大功率點(diǎn)。
duf變化信號(hào)和2信號(hào)均從2微分電路取出，根據(jù)需要進(jìn)行放大直接控制變頻
dudu
電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)原理類似于電導(dǎo)增量法，但不需電流，電壓采樣不需計(jì)算，方法簡(jiǎn)單可靠。響應(yīng)速度很快，可實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)，始終保持最大功率輸出。所述電子開(kāi)關(guān)電路K11-K21主要由微型電磁式繼電器CK、三級(jí)管BG構(gòu)成，所述三級(jí)管BG的基極B和集電極C分別與微型電磁式繼電器CK的線圈兩端連接，三級(jí)管BG的基
極B與三級(jí)管BG的發(fā)射極E均接地，且三級(jí)管BG的基極B還與f微分電路的輸出端連
di
接，且電子開(kāi)關(guān)電路K11-K21中的開(kāi)關(guān)Kll和開(kāi)關(guān)K21分別為微型電磁式繼電器CK的常閉開(kāi)關(guān)和常開(kāi)開(kāi)關(guān)。f微分電路主要由與阻抗變換器的輸出側(cè)連接的頻敏電路、以及與頻敏電路連
接的微分橋式整流器構(gòu)成，所述頻敏電路主要由依次串聯(lián)的頻敏電容C4和頻敏電感LI構(gòu)成，阻抗變換器的輸出側(cè)、頻敏電容C4、頻敏電感LI首尾依次串聯(lián)，所述頻敏電感LI的兩端與微分橋式整流器的輸入端連接，還包括首尾依次串聯(lián)的負(fù)載電阻R和負(fù)載電容C5、以及負(fù)載電阻R1，所述負(fù)載電阻R的兩端與微分橋式整流器的輸出端連接。所述&微分電路主要由依次串聯(lián)的負(fù)載電容C6、負(fù)載電阻R2構(gòu)成，且所述負(fù)
du
載電容C6、負(fù)載電阻R2、以及充電前電感L首尾依次串聯(lián)。所述電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4主要由四個(gè)首尾依次串聯(lián)的可關(guān)斷場(chǎng)控晶閘管K1、K2、K3、K4構(gòu)成，所述Κ3和Κ4的連接點(diǎn)、以及Kl和Κ2的連接點(diǎn)分別與阻抗變換器的輸入端連接；所述KU Κ2、Κ3、Κ4均與變頻電路的輸出端連接，并在變頻電路的控制下進(jìn)行導(dǎo)通或截止。所述反相電路主要由同時(shí)連接耦合電容Cl的偏置電阻Rl和偏置電阻R2構(gòu)成，反 相電路還包括三極管BGl，偏置電阻Rl和偏置電阻R2的連接點(diǎn)與三極管BGl的基極B連接，且偏置電阻Rl的另一端通過(guò)反相負(fù)載電阻R與三極管BGl的集電極C連接，且偏置電阻R2的另一端接地，且三極管BGl的發(fā)射極E連接有接地的下拉電阻RE，所述耦合電容C2與三極管BGl的集電極C連接。所述阻抗變換器還連接有交流穩(wěn)壓器，且阻抗變換器與交流穩(wěn)壓器融為一體。進(jìn)一步的，為了使得保持最大的功率充電輸出，不管工作點(diǎn)怎樣跳變，只要在f I
di di 時(shí)將f信號(hào)及時(shí)反相，即f丨如果+>0，則反相為+< O，f丨時(shí)如果_^<0，則
dudududu
J-
反相為+ >0，并以反相后的信號(hào)去調(diào)節(jié)f，調(diào)節(jié)的結(jié)果總是可以將工作點(diǎn)移到最大功率 du
輸出點(diǎn)。f |，即#<0，#<0是^信號(hào)反相的充分和必備條件，即如果#<0時(shí)，
diatduat
>0，則反相為￥< 0，如果# < 0，時(shí)I < 0，則反相為} > O
du ιιdidudu當(dāng)彡O時(shí)，開(kāi)關(guān)K21閉合，開(kāi)關(guān)K11斷開(kāi)，此時(shí)+信號(hào)經(jīng)放大直接送入變頻開(kāi)關(guān)
didu電路。當(dāng)t< O時(shí)，開(kāi)關(guān)K11閉合，開(kāi)關(guān)K21斷開(kāi)，此時(shí)$信號(hào)經(jīng)反相并放大后送入開(kāi)關(guān) at du
電路 K11-K21。Us為蓄電池電壓，耦合電容C1、耦合電容C2為隔離直流之用。
J*4 -信號(hào)經(jīng)放大時(shí)不能改變極性，只能增大幅值；為提高穩(wěn)定性，放大器應(yīng)有足夠
du
的負(fù)反饋；開(kāi)關(guān)K11和開(kāi)關(guān)K21的閉合和斷開(kāi)由控制信號(hào)#的極性控制，但控制信號(hào)#不
atat
di
能影響^的極性和幅值。
au[0030]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、外部條件發(fā)生復(fù)雜快速變化時(shí)，它能實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度高于其它任何調(diào)節(jié)器。2、工作頻帶很寬，日充電時(shí)間遠(yuǎn)高于其它控制方法，能最大限度地利用光伏發(fā)電的有效功率。3、由于設(shè)備簡(jiǎn)單，控制成本低。

圖I是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電子開(kāi)關(guān)電路K11-K21示意圖；圖3是本實(shí)用新型的f微分電路圖； di圖4是本實(shí)用新型的i微分電路 du圖5是本實(shí)用新型的電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4圖；圖6是本實(shí)用新型的反相電路圖；圖7是充電一次接線圖、以及光伏電池的輸出伏-安特性曲線圖；圖8是光伏電池的輸出伏——安特性圖；圖9是功率電壓特性圖；圖10是工作點(diǎn)跳變分析圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1-10所示。MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，包括連接光伏陣列輸出的電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4，以及與電池串聯(lián)的充電前電感L，電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4依次連接有阻抗變換器、橋式
*
整流器，且充電前電感L與橋式整流器連接；所述充電前電感L兩端還連接有’微分電
du
路，所述微分電路還連接有電子開(kāi)關(guān)電路Kl 1-Κ21，所述電子開(kāi)關(guān)電路Kl 1-Κ21包括 du
串聯(lián)的開(kāi)關(guān)Kl I和開(kāi)關(guān)K21 ;還包括耦合電容Cl和耦合電容C2，所述開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)Kl I、以及耦合電容Cl、耦合電容C2依次首尾串聯(lián)，且所述耦合電容Cl和耦合電容C2之間還設(shè)置有反相電路，所述耦合電容C2與開(kāi)關(guān)K21的連接點(diǎn)還連接有依次連接的數(shù)字電路、變頻電
路，其所述變頻電路與電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4連接；且所述阻抗變換器的輸出側(cè)連接有I·微
at
分電路，其！微分電路的輸出端與電子開(kāi)關(guān)電路Kl 1-Κ21連接，其i微分電路的輸出dtdu
端與開(kāi)關(guān)Kll和開(kāi)關(guān)K21的連接點(diǎn)連接?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)描述，本實(shí)用新型的原理為通過(guò)改變電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4的工作頻率f，因此來(lái)改變阻抗變換器的阻抗，從而達(dá)到移動(dòng)光伏陣列的伏安特性曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)，達(dá)到移動(dòng)工作點(diǎn)的目的。而工作點(diǎn)的移動(dòng)方向則由di充/dU的信號(hào)的報(bào)性(正或負(fù))來(lái)控制。
控制調(diào)節(jié)原則是
權(quán)利要求1.MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于包括連接光伏陣列輸出的電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4，以及與電池串聯(lián)的充電前電感L，電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4依次連接有阻抗變換器、橋式整流器，且充電前電感L與橋式整流器連接；所述充電前電感L兩端還連接有，微分電路，所述，微分電路還連接有電子開(kāi)關(guān)電路K11-K21，所述電子開(kāi)關(guān)電路dudaK11-K21包括串聯(lián)的開(kāi)關(guān)Kll和開(kāi)關(guān)K21 ;還包括耦合電容Cl和耦合電容C2，所述開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)KU、以及耦合電容Cl、耦合電容C2依次首尾串聯(lián)，且所述耦合電容Cl和耦合電容C2之間還設(shè)置有反相電路，所述耦合電容C2與開(kāi)關(guān)K21的連接點(diǎn)還連接有依次連接的數(shù)字電路、變頻電路，其所述變頻電路與電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4連接；且所述阻抗變換器的輸出側(cè)連 ■接有i微分電路，其史微分電路的輸出端與電子開(kāi)關(guān)電路Kl 1-K21連接，其 微分電didtdu路的輸出端與開(kāi)關(guān)Kll和開(kāi)關(guān)K21的連接點(diǎn)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)電路K11-K21主要由微型電磁式繼電器CK、三級(jí)管BG構(gòu)成，所述三級(jí)管BG的基極B和集電極C分別與微型電磁式繼電器CK的線圈兩端連接，三級(jí)管BG的基極B與三級(jí)管BG的發(fā)射極E均接地,且三級(jí)管BG的基極B還與 微分電路的輸出端連接,且電子開(kāi)關(guān)電路atK11-K21中的開(kāi)關(guān)Kll和開(kāi)關(guān)K21分別為微型電磁式繼電器CK的常閉開(kāi)關(guān)和常開(kāi)開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于#微分 di電路主要由與阻抗變換器的輸出側(cè)連接的頻敏電路、以及與頻敏電路連接的微分橋式整流器構(gòu)成，所述頻敏電路主要由依次串聯(lián)的頻敏電容C4和頻敏電感LI構(gòu)成，阻抗變換器的輸出側(cè)、頻敏電容C4、頻敏電感LI首尾依次串聯(lián)，所述頻敏電感LI的兩端與微分橋式整流器的輸入端連接，還包括首尾依次串聯(lián)的負(fù)載電阻R和負(fù)載電容C5、以及負(fù)載電阻R1，所述負(fù)載電阻R的兩端與微分橋式整流器的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于所述二^微分電路主要由依次串聯(lián)的負(fù)載電容C6、負(fù)載電阻R2構(gòu)成，且所述負(fù)載電容C6、負(fù)載du電阻R2、以及充電前電感L首尾依次串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4主要由四個(gè)首尾依次串聯(lián)的可關(guān)斷場(chǎng)控晶閘管K1、K2、K3、K4構(gòu)成，所述Κ3和Κ4的連接點(diǎn)、以及Kl和Κ2的連接點(diǎn)分別與阻抗變換器的輸入端連接；所述Κ1、Κ2、Κ3、Κ4均與變頻電路的輸出端連接，并在變頻電路的控制下進(jìn)行導(dǎo)通或截止。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于所述反相電路主要由同時(shí)連接耦合電容Cl的偏置電阻Rl和偏置電阻R2構(gòu)成，反相電路還包括三極管BGl，偏置電阻Rl和偏置電阻R2的連接點(diǎn)與三極管BGl的基極B連接，且偏置電阻Rl的另一端通過(guò)反相負(fù)載電阻R與三極管BGl的集電極C連接，且偏置電阻R2的另一端接地，且三極管BGl的發(fā)射極E連接有接地的下拉電阻RE，所述耦合電容C2與三極管BGl的集電極C連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，其特征在于所述阻抗變換器還連接有交流穩(wěn)壓器，且阻抗變換器與交流穩(wěn)壓器融為一體。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，MIFZ光伏發(fā)電最大功率跟蹤調(diào)節(jié)器，包括電子開(kāi)關(guān)電路K1-K4、充電前電感L、阻抗變換器、橋式整流器等，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度高，工作頻帶很寬，能最大限度地利用光伏發(fā)電的有效功率。
文檔編號(hào)G05F1/67GK202600549SQ20122026123
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者韓暾曦, 韓湘榮 申請(qǐng)人:四川省電力公司南充電業(yè)局