一種新能源發(fā)電系統(tǒng)以及分布式混合最大功率跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)及分布式混合最大功率跟蹤方法，其中DC-DC變換器和后端集中式變換器分別對單個新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率及整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率做MPPT，為保證每個新能源發(fā)電設(shè)備輸出最大功率，同時又滿足串聯(lián)方式電流相同的特性，將新能源發(fā)電設(shè)備的差異電流送入DC-DC變化器，利用DC-DC變換器調(diào)整輸出電壓使這部分能量再并入直流母線，共同送入集中式變換器，通過兩種MPPT功能的協(xié)調(diào)配合，使得整個新能源發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)最大功率輸出。通過本發(fā)明可以實現(xiàn)系統(tǒng)中每個新能源發(fā)電設(shè)備實現(xiàn)最大功率輸出，并且提供輸出功率的準(zhǔn)確監(jiān)測，為系統(tǒng)分析提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，以便系統(tǒng)調(diào)整控制策略，提高系統(tǒng)發(fā)電效率，并能迅速定位問題新能源發(fā)電設(shè)備。
【專利說明】一種新能源發(fā)電系統(tǒng)以及分布式混合最大功率跟蹤方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及太陽能光伏電池并網(wǎng)/離網(wǎng)系統(tǒng)最大功率點跟蹤 技術(shù)，特別涉及一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，以及相應(yīng)的分布式混合最大功率跟蹤系統(tǒng)以及相應(yīng) 的跟蹤方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)展和利用太陽能、熱電等新型能源發(fā)電技術(shù)是應(yīng)對能源和環(huán)境危機(jī)的重要舉 措。由于新能源發(fā)電設(shè)備成本高且能量轉(zhuǎn)換效率低，極大增加了發(fā)電成本，限制了新能源發(fā) 電技術(shù)的推廣和應(yīng)用。下面以太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為例來說明本發(fā)明的應(yīng)用背景。
[0003] 光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能發(fā)電應(yīng)用最主要的方式，據(jù)統(tǒng)計，全世界超過90%的光伏 發(fā)電設(shè)備安裝容量為并網(wǎng)應(yīng)用，這是因為并網(wǎng)應(yīng)用相對獨立光伏系統(tǒng)有成本低和免維護(hù)等 優(yōu)勢。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分為集中式和分布式兩種類型。分布式MPPT系統(tǒng)可以保證每個 光伏新能源發(fā)電設(shè)備工作在各自的最大功率點，解除各個新能源發(fā)電設(shè)備直接串并聯(lián)連接 時存在的電壓或電流耦合，消除光伏新能源發(fā)電設(shè)備之間特性不一致或環(huán)境條件不一致時 因為彼此相互影響導(dǎo)致的發(fā)電量降低問題，改善系統(tǒng)發(fā)電效率，同時提高系統(tǒng)可靠性高，因 而受到廣泛關(guān)注。
[0004] 現(xiàn)階段分布式MPPT系統(tǒng)普遍通過串聯(lián)方式接入光伏新能源發(fā)電設(shè)備后端，每個 MPPT系統(tǒng)處理的是與其相連的光伏新能源發(fā)電設(shè)備整體功率，所以使得每個分布式MPPT 系統(tǒng)的自損耗較大、發(fā)熱量較大、成本較高、可靠性也下降。
[0005] 綜合考慮到分布式發(fā)電的特點，其成本較傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)有了較大的提高，因此分 布式MPPT系統(tǒng)的發(fā)電量和成本是個非常關(guān)鍵的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有分布式MPPT系統(tǒng)所存在的問題，而提供一種分布式新能源發(fā)電 系統(tǒng)；同時基于該系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種分布式混合最大功率跟蹤方法。本發(fā)明利用 DC-DC變換器和后端集中式變換器分別對單個新能源發(fā)電設(shè)備以及整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的 輸出功率做MPPT，新能源發(fā)電設(shè)備的差異電流送入DC-DC變化器，利用DC-DC變換器調(diào)整輸 出電壓使這部分能量再并入直流母線，共同送入集中式變換器，通過兩種MPPT功能的相互 協(xié)調(diào)配合，使得整個新能源發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到最大功率輸出。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0008] -種新能源發(fā)電系統(tǒng)，所述新能源發(fā)電系統(tǒng)由若干新能源發(fā)電設(shè)備、若干DC-DC 變換器和一個集中變換器構(gòu)成，其中，所述新能源發(fā)電設(shè)備的輸出端與DC-DC變換器的輸 入端并聯(lián)，并且若干新能源發(fā)電設(shè)備的輸出側(cè)串聯(lián)，由此形成直流設(shè)備組串，所述直流設(shè)備 組串中新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)后的輸出端形成高壓直流母線；再者，直流設(shè)備組串中每個新 能源發(fā)電設(shè)備對應(yīng)的DC-DC變換器的輸出端再依次串聯(lián)后與后端直流母線并聯(lián)，最后直流 母線再與集中變換器的輸入端相連。
[0009] 在發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)選實例中，所述的新能源發(fā)電設(shè)備可以是光伏新能源發(fā)電設(shè)備、 熱電池設(shè)備。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的集中變換器為DC-DC變換器或并網(wǎng)逆變器，當(dāng)集中變換器為 DC-DC變換器時，集中變換器的輸出端與用電負(fù)載或蓄電池相連；當(dāng)集中變換器為并網(wǎng)逆 變器時，集中變換器的輸出端與電網(wǎng)相連。
[0011] 進(jìn)一步的，所述DC-DC變換器為隔離的升降壓型的直直變換器。
[0012] 進(jìn)一步的，所述新能源發(fā)電系統(tǒng)包括若干個直流設(shè)備組串和一個集中變換器，所 述多路直流設(shè)備組串的輸出端與集中變換器的輸入端相連，形成新能源發(fā)電系統(tǒng)。
[0013] 作為本發(fā)明的第二目的，基于上述系統(tǒng)實施的分布式混合最大功率跟蹤方法，當(dāng) 系統(tǒng)運行時，前端的DC-DC變換器和后端集中式變換器分別對對應(yīng)連接的新能源發(fā)電設(shè)備 的輸出功率及整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率做MPPT ;同時，將每個新能源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生 的差異電流送入對應(yīng)連接的DC-DC變換器，利用DC-DC變換器調(diào)整輸出電壓使這部分能量 再并入高壓直流母線，共同送入后端集中式變換器。
[0014] 在跟蹤方法方案的優(yōu)選實例中，通過DC-DC變換器分流相應(yīng)差異電流產(chǎn)生的部分 功率即可實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備的最大功率輸出；DC-DC變換器調(diào)整輸入電壓時，當(dāng) DC-DC變換器增大電壓后，如果新能源發(fā)電設(shè)備整體功率增大則電壓繼續(xù)增加至新能源發(fā) 電設(shè)備整體功率變小為止；當(dāng)DC-DC變換器降低電壓后，如果新能源發(fā)電設(shè)備整體功率增 加則電壓繼續(xù)降低至新能源發(fā)電設(shè)備整體功率變小為止。
[0015] 進(jìn)一步的，所述跟蹤方法的具體實施如下：
[0016] (1)當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，前端的DC-DC變換器分別對每個新能源發(fā)電設(shè)備輸出功 率做MPPT，即分別調(diào)節(jié) Ul，ιν··ιιη為與當(dāng)前條件對應(yīng)的固定值，以實現(xiàn)各個新能源發(fā)電設(shè) 備的ΜΡΡΤ，W…+u n=ubus ;各新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率分別為p2=i2*u2，…， pn=in*un，其中ip in為新能源發(fā)電設(shè)備最大功率點處的輸出電流，Up ιν··ιιη為新能源 發(fā)電設(shè)備最大功率點處的輸出電壓；此時，新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流為i busl，且 ita^minUp ifin}，由此可以確定新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路輸出功率為pbusl=ibusl*u bus ;
[0017] (2)每個新能源發(fā)電設(shè)備輸入對應(yīng)的DC-DC變換器根據(jù)每個新能源發(fā)電設(shè)備在最 大功率點處的輸出電流與新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流之間的差值分流相應(yīng)的部 分功率，具體功率為 ΔΡι，Apf Λρη，Λρη= (in-ibusl)*un;
[0018] (3)所有DC-DC變換器輸出端串聯(lián)支路輸出總功率為pbus2= Λ Ρι+ Λ ρ2+··· + Λ Ρη ; DC-DC輸出端串聯(lián)支路的電流為ibus2=pbus2/ubus，據(jù)此每個DC-DC變換器調(diào)整輸出電壓為 νη= Δ Pn/ibus2,并且滿足條件 vi+v2+... +vn=ubus ;
[0019] (4)整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率pMX=pbus2+p busl ;
[0020] (5)當(dāng)前端新能源的發(fā)電設(shè)備輸出一致時，DC-DC變換器全部關(guān)掉，后端集中式變 換器的MPPT功能即可實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備的最大功率輸出；此時 ΔΡι=ΔΡ2=··· = Δρη=〇 ;整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率為pmax=pbus2+pbusl=i n*ubus;
[0021] (6)當(dāng)前端新能源的發(fā)電設(shè)備輸出不完全一致時，即不滿足ififif···=;["，0(：-0? 變換器需要對對應(yīng)的新能源發(fā)電設(shè)備單獨調(diào)整，以實現(xiàn)每個新能源設(shè)備的最大功率輸出， 新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路輸出功率P busl=ibusl*ubus，DC-DC變換器輸出端串聯(lián)支路輸出功率 PbUs2= Δ Ρ?+ Δ Ρ2+···+ Δ Ρη，整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率為 PmaX=PbUs2+PbUSl = ( ibUsi + ibus2) *Ubus0
[0022] 根據(jù)上述方案形成的本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0023] (1)本發(fā)明所述分布式最大功率點跟蹤方法具有極高的系統(tǒng)效率，極低的自身損 耗，不再具有固有的功率變換損失，系統(tǒng)全負(fù)載范圍內(nèi)的綜合變換效率可以達(dá)到99. 5%以 上。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)輸出能量與應(yīng)用傳統(tǒng)的DC-DC變換器相比，預(yù)計可以再提高3%? 5%(此百分點由現(xiàn)有DC-DC變換器自身的功率變換損失決定）；
[0024] (2)本發(fā)明所述分布式最大功率點跟蹤方法具有極高的系統(tǒng)可靠性，即使DC-DC 變換器失效也不會對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響；
[0025] (3)本發(fā)明所述分布式最大功率點跟蹤方法具有低成本、高穩(wěn)定性特點，由于 DC-DC變換器只處理整體發(fā)電功率的10%?20%，因此功率部分成本大幅度降低，體積、重量 也得到極大的減小；
[0026] (4)本發(fā)明所述分布式最大功率點跟蹤方法可以適用于與任意已有的光伏發(fā)電系 統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0028] 圖1為本發(fā)明所述的新能源發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明優(yōu)化實時的新能源發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
[0030] 圖中符號說明：
[0031] lOlj-ΙΟ^一新能源發(fā)電設(shè)備；103-集中變換器；104-畜電池、電網(wǎng)或者其他用 電負(fù)載；102 - DC-DC變換器；105-直流母線；106-直流設(shè)備組串；ubus-并網(wǎng)逆變器直流 輸入側(cè)母線電壓 ；Ρι、Ρ^··Ρη-新能源發(fā)電設(shè)備最大輸出功率；ii、i2··· in-新能源發(fā)電設(shè)備 最大功率點處的輸出電流；Pbusl-新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路能量總和；P bus2-DC_DC變換器 輸出端串聯(lián)支路能量總和。

【具體實施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0033] 參見圖1，本發(fā)明提供的新能源發(fā)電系統(tǒng)100,由η個新能源發(fā)電設(shè)備lOli-lOlpn 個DC-DC變換器102和一個集中變換器103構(gòu)成，其中，新能源發(fā)電設(shè)備lOli-101的輸出 端與DC-DC變換器102的輸入端并聯(lián)，同時η個新能源發(fā)電設(shè)備lOli-101的輸出側(cè)依次串 聯(lián)，由此形成直流設(shè)備組串106。
[0034] 在直流設(shè)備組串106中η個新能源發(fā)電設(shè)備lOli-101串聯(lián)后的輸出端形成高壓 直流母線105,直流設(shè)備組串106中η個新能源發(fā)電設(shè)備lOli-101對應(yīng)的η個DC-DC變換 器102的輸出端再依次串聯(lián)后與后端直流母線105并聯(lián)，最后直流母線105再與集中變換 器103的輸入端相連，集中變換器103的輸出端連接蓄電池、電網(wǎng)或者其他用電負(fù)載104。
[0035] 其中，新能源發(fā)電設(shè)備lOli-101可以是光伏新能源發(fā)電設(shè)備、熱電池設(shè)備。
[0036] DC-DC變換器102用于對對應(yīng)連接的新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率做MPPT，同時分 流一小部分功率，由此實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備的最大功率輸出。為此，本發(fā)明將其中功 率最小的DC-DC變換器的分流功率值預(yù)先設(shè)定為固定值△ pmin，其它路的DC-DC變換器根據(jù) 該固定值確定的其它數(shù)值來進(jìn)行相應(yīng)的功率分流。
[0037] 在本發(fā)明中，DC-DC變換器102為隔離的升降壓型變換器。
[0038] 集中變換器103用于對新能源發(fā)電系統(tǒng)輸出功率做MPPT，其可以是DC-DC變換器 或并網(wǎng)逆變器，當(dāng)集中變換器為DC-DC變換器時，集中變換器的輸出端與用電負(fù)載或蓄電 池相連，當(dāng)集中變換器為并網(wǎng)逆變器時，集中變換器的輸出端與電網(wǎng)相連。
[0039] 參見圖2,在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供進(jìn)一步的優(yōu)化方案，在該優(yōu)化方案 中新能源發(fā)電系統(tǒng)包括若干個直流設(shè)備組串106和一個集中變換器103,多路直流設(shè)備組 串的輸出端分別與集中變換器的輸入端相連，形成新能源發(fā)電系統(tǒng)，而直流設(shè)備組串106 內(nèi)的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與上述一致，此處不加以贅述。
[0040] 基于上述方案，本發(fā)明還提供一種分布式混合最大功率跟蹤方法，該方法基于實 施的新能源發(fā)電系統(tǒng)100,如圖1所示，由η個新能源發(fā)電設(shè)備、η個DC-DC變換器和一個 集中式變換器構(gòu)成。采用本跟蹤方法的系統(tǒng)運行時，系統(tǒng)中的DC-DC變換器和后端集中式 變換器分別對單個新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率及整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率做ΜΡΡΤ ; 為保證每個新能源發(fā)電設(shè)備輸出最大功率，同時又滿足串聯(lián)方式電流相同的特性，將新能 源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的差異電流送入對應(yīng)的DC-DC變換器，利用DC-DC變換器調(diào)整輸出電壓使 這部分能量再并入直流母線，共同送入集中式變換器，通過兩種ΜΡΡΤ功能的協(xié)調(diào)配合，使 得整個新能源發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)最大功率輸出。
[0041] 基于上述原理，分布式混合最大功率跟蹤方案的具體實時過程如下(參見圖1):
[0042] (1)當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，前端的DC-DC變換器分別對每個新能源發(fā)電設(shè)備輸出功 率做ΜΡΡΤ，即分別調(diào)節(jié) Ul，ivun為與當(dāng)前條件對應(yīng)的固定值，以實現(xiàn)各個新能源發(fā)電設(shè)備 的MPPT，同時集中變換器對新能源發(fā)電系統(tǒng)輸出功率做MPPT，此時 Ul+u2+? +un=ubus ;由此 各新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率分別為PeidUp p2=i2*u2，…，pn=in*u n，其中ip in為新 能源發(fā)電設(shè)備最大功率點處的輸出電流，Upivi為新能源發(fā)電設(shè)備最大功率點處的輸出 電壓。此時，新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流為i busl，則ita^minUp ifij ;由此可 以確定新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路輸出功率為Pbusl=ibusl*u bus。
[0043] 該步驟中的新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流ibusl由預(yù)設(shè)的DC-DC變換器最 小功率值A(chǔ) Pmin來確定，即若整個系統(tǒng)中第m個DC-DC變換器的分流功率最小，即為APmin， 同時該DC-DC變換器還對對應(yīng)的新能源發(fā)電設(shè)備輸出功率做ΜΡΡΤ，則對應(yīng)的新能源發(fā)電 設(shè)備的輸出電流im和輸出電壓u m為固定值，由于DC-DC變換器的輸入端與對應(yīng)的新能 源發(fā)電設(shè)備的輸出端并接，故DC-DC變換器的輸入電壓與對應(yīng)的新能源發(fā)電設(shè)備的輸出 電壓相同為u m，由于該DC-DC變換器輸出功率為預(yù)設(shè)的固定值A(chǔ)Pmin，則可以確定分流到 DC-DC變換器內(nèi)的差異電流為Λ Pmin/um，從而可以確定新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電 厶 ibusl_im APmin,Um。
[0044] (2)由于系統(tǒng)中所有新能源發(fā)電設(shè)備的輸出端串接，故每個新能源發(fā)電設(shè)備輸入 對應(yīng)的DC-DC變換器根據(jù)每個新能源發(fā)電設(shè)備在最大功率點處的輸出電流與新能源發(fā)電 設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流之間的差值分流相應(yīng)的部分功率，每個新能源發(fā)電設(shè)備輸入對應(yīng) 的 DC-DC 變換器的分流功率為 Δρρ Δρ2? Δρη，Δρη= (in-ibusl)*un;其中 Δρ-ζη?η?Δρρ Λ?ν··ΛΡη}為預(yù)先設(shè)定的固定值，APmin設(shè)定為非常小的一個值(具體根據(jù)實際情況而 定)，這樣使最少的功率經(jīng)過DC-DC變化器，使系統(tǒng)整體效率最大化；如果min{Pl，pf pn} < ΛΡηι?η，即功率最小的新能源發(fā)電設(shè)備的功率小于ΛΡηι?η，則所有功率小于ΛΡηι?η的新 能源發(fā)電設(shè)備對應(yīng)的DC-DC變換器處于關(guān)斷狀態(tài)，對應(yīng)DC-DC變換器輸出端電流流經(jīng)變換 器內(nèi)部的旁路二極管；如果min {Pl，巧…ρη} > Λ Pmin，則所有DC-DC變換器處于開啟狀態(tài)。
[0045] (3)根據(jù)步驟（2)確定的各個DC-DC變換器的輸出功率，可以確定DC-DC串聯(lián)支路 輸出總功率為Ρι^ =ΔΡι+ΔΡ；?+··· + ΔΡη ;從而可以確定DC-DC串聯(lián)支路的電流為ibus2=pbus2/ ubus，其中ubus=Ul+u2+…+u n，由于所有DC-DC變換器的輸出端依次串接，故所有DC-DC變換 器輸出端的電流必須相同，據(jù)此，每個DC-DC變換器對自己的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，使得每個 DC-DC變換器的輸出電壓為νη= Δ pn/ibus2，并且滿足條件vjvj··· +vn=ubus，由此保證每個新 能源發(fā)電設(shè)備輸出最大功率，同時又滿足串聯(lián)方式電流相同的特性。
[0046] 該步驟中通過DC-DC變換器分流一小部分功率即可實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備 的最大功率輸出，每個DC-DC變換器在進(jìn)行輸入電壓調(diào)整時，當(dāng)DC-DC變換器增大電壓后， 如果新能源發(fā)電設(shè)備整體功率增大則電壓繼續(xù)增加至新能源發(fā)電設(shè)備整體功率變小為止； 當(dāng)DC-DC變換器降低電壓后，如果新能源發(fā)電設(shè)備整體功率增加則電壓繼續(xù)降低至新能源 發(fā)電設(shè)備整體功率變小為止。
[0047] (4)整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率pMX=pbus2+p busl ;
[0048] (5)當(dāng)前端新能源的發(fā)電設(shè)備輸出一致時，DC-DC變換器全部關(guān)掉，后端集中式變 換器的MPPT功能即可實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備的最大功率輸出；此時 ΔΡι=ΔΡ2=··· = Δρη=〇 ;整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率為pmax=pbus2+pbusl=i n*ubus;
[0049] (6)當(dāng)前端新能源的發(fā)電設(shè)備輸出不完全一致時，即不滿足ififif···=;["，DC-DC變 換器需要對對應(yīng)的新能源發(fā)電設(shè)備單獨調(diào)整，以實現(xiàn)每個新能源設(shè)備的最大功率輸出，新能源 發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路輸出功率P busl=ibusl*ubus，DC-DC變換器串聯(lián)支路輸出功率pbus2=A Pl+Ap2+··· + Λρη，整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率為p^^bu+Pbuf (ibusl+ibus2)*ubus ;
[0050] (7)經(jīng)過以上步驟（5)和步驟（6)的判斷，無論前端η個新能源發(fā)電設(shè)備的輸出電 流是否有差異，整個新能源發(fā)電系統(tǒng)總是可以獲得最大功率P max輸出。
[0051] 由此可知，本發(fā)明利用DC-DC變換器和后端集中式變換器分別對單個新能源發(fā)電 設(shè)備輸出功率以及整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率做MPPT，DC-DC變換器通過分流一部分 能量可實現(xiàn)對應(yīng)新能源發(fā)電設(shè)備的MPPT，新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路與DC-DC變換器輸出端 串聯(lián)支路并聯(lián)后再送入集中式變換器對整個系統(tǒng)做MPPT，通過兩種MPPT功能的相互協(xié)調(diào) 配合，使得整個新能源發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到最大功率輸出。
[0052] 另外，由于DC-DC變換器僅將單個新能源發(fā)電設(shè)備輸出功率一小部分（占整體功 率的10%?20%)分流出，所以其功率等級只是新能源發(fā)電設(shè)備的10%?20%。因此發(fā)熱 量非常小、體積重量也得到極大減小、成本降低，從根本上改善了新能源發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)效 率，達(dá)到提高發(fā)電量、降低成本的目的。
[0053] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，所述新能源發(fā)電系統(tǒng)由若干新能源發(fā)電設(shè)備、若干DC-DC變 換器和一個集中變換器構(gòu)成，其中，所述新能源發(fā)電設(shè)備的輸出端與DC-DC變換器的輸入 端并聯(lián)，并且若干新能源發(fā)電設(shè)備的輸出側(cè)串聯(lián)，由此形成直流設(shè)備組串，所述直流設(shè)備組 串中新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)后的輸出端形成高壓直流母線；其特征在于，所述直流設(shè)備組串 中每個新能源發(fā)電設(shè)備對應(yīng)的DC-DC變換器的輸出端再依次串聯(lián)后與后端直流母線并聯(lián)， 最后直流母線再與集中變換器的輸入端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的新能源發(fā)電設(shè)備 可以是光伏新能源發(fā)電設(shè)備、熱電池設(shè)備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的集中變換器為 DC-DC變換器或并網(wǎng)逆變器，當(dāng)集中變換器為DC-DC變換器時，集中變換器的輸出端與用電 負(fù)載或蓄電池相連；當(dāng)集中變換器為并網(wǎng)逆變器時，集中變換器的輸出端與電網(wǎng)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述DC-DC變換器為隔離 的升降壓型的直直變換器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述新能源 發(fā)電系統(tǒng)包括若干個直流設(shè)備組串和一個集中變換器，所述多路直流設(shè)備組串的輸出端與 集中變換器的輸入端相連，形成新能源發(fā)電系統(tǒng)。
6. 分布式混合最大功率跟蹤方法，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)運行時，前端的DC-DC變換器和 后端集中式變換器分別對對應(yīng)連接的新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率及整個新能源發(fā)電系統(tǒng) 的輸出功率做MPPT ;同時，將每個新能源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的差異電流送入對應(yīng)連接的DC-DC 變換器，利用DC-DC變換器調(diào)整輸出電壓使這部分能量再并入高壓直流母線，共同送入后 端集中式變換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式混合最大功率跟蹤方法，其特征在于，通過DC-DC變 換器分流相應(yīng)差異電流產(chǎn)生的部分功率即可實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備的最大功率輸出； DC-DC變換器調(diào)整輸入電壓時，當(dāng)DC-DC變換器增大電壓后，如果新能源發(fā)電設(shè)備整體功率 增大則電壓繼續(xù)增加至新能源發(fā)電設(shè)備整體功率變小為止；當(dāng)DC-DC變換器降低電壓后， 如果新能源發(fā)電設(shè)備整體功率增加則電壓繼續(xù)降低至新能源發(fā)電設(shè)備整體功率變小為止。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的分布式混合最大功率跟蹤方法，其特征在于，所述跟蹤方 法的具體實施如下： (1) 當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，前端的DC-DC變換器分別對每個新能源發(fā)電設(shè)備輸出功率 做MPPT，即分別調(diào)節(jié)Ul，ιν··ιιη為與當(dāng)前條件對應(yīng)的固定值，以實現(xiàn)各個新能源發(fā)電設(shè)備 的ΜΡΡΤ，ι^+ι^+...+n ;各新能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率分別為pfifUy p2=i2*u2，…， pn=in*un，其中ip in為新能源發(fā)電設(shè)備最大功率點處的輸出電流，Up ιν··ιιη為新能源 發(fā)電設(shè)備最大功率點處的輸出電壓；此時，新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流為ibusl，且 ita^minUp ifin}，由此可以確定新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路輸出功率為pbusl=ibusl*u bus ; (2) 每個新能源發(fā)電設(shè)備輸入對應(yīng)的DC-DC變換器根據(jù)每個新能源發(fā)電設(shè)備在最大功 率點處的輸出電流與新能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路的輸出電流之間的差值分流相應(yīng)的部分功 率，具體功率為 ΔΡι，Apf Λρη，Λρη= (in-ibusl)*un; (3) 所有DC-DC變換器輸出端串聯(lián)支路輸出總功率為pbus2= Λ Ρι+ Λ ρ2+··· + Λ Ρη ;DC_DC 輸出端串聯(lián)支路的電流為ibus2=Pbus2/ubus，據(jù)此每個DC-DC變換器調(diào)整輸出電壓為ν η= ΛΡη/ ibUS2,并且滿足條件 Vl+V2 + ... +Vn=Ubus ; (4) 整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功; (5) 當(dāng)前端新能源的發(fā)電設(shè)備輸出一致時，DC-DC變換器全部關(guān)掉，后端集中式變換 器的MPPT功能即可實現(xiàn)對每個新能源發(fā)電設(shè)備的最大功率輸出；此時 ΔΡι=ΔΡ2=··· = Δρη=〇 ;整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率為pmax=pbus2+pbusl=i n*ubus; (6) 當(dāng)前端新能源的發(fā)電設(shè)備輸出不完全一致時，即不滿足i1=i2=i3=…=i n，DC-DC變 換器需要對對應(yīng)的新能源發(fā)電設(shè)備單獨調(diào)整，以實現(xiàn)每個新能源設(shè)備的最大功率輸出，新 能源發(fā)電設(shè)備串聯(lián)支路輸出功率P busl=ibusl*ubus，DC-DC變換器輸出端串聯(lián)支路輸出功率 Pbus2= Δ Ρι+ Δ Ρ2+···+ Δ Pn，整個新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率為 Pmax=PbUs2+PbUsi =( ibusi+ibUs2) *ubus〇
【文檔編號】H02J3/38GK104113073SQ201310132943
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】孟令孔, 鄭偉 申請人:上海康威特吉能源技術(shù)有限公司