一種提高太陽能光伏發電能效的同步整流系統與控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太陽能光伏發電領域，具體是一種同步整流裝置及提高太陽能光伏發 電能效的同步整流系統與控制方法。
【背景技術】
[0002] 能源是人類賴以生存和發展的重要物質基礎，也是影響國家安全的重要因素。傳 統的石化能源屬于不可再生能源，面臨著枯竭的危險。另一方面，由于燃燒化石燃料，給大 氣造成了重度污染。
[0003] 為了解決能源供應這一重大問題，全世界的各個國家都加快了對新能源的開發。 太陽能作為一種清潔能源，具有以下幾個特點：第一，取之不盡。第二，易于獲取，普遍存在。 第三，清潔，無污染。
[0004] 太陽能的開發利用是解決傳統石化能源帶來的能源短缺、環境污染和溫室效應等 問題的有效途徑，是人類發展的理想替代能源。太陽能的利用主要包括光熱利用（熱力子 發電、屋頂的太陽能熱水器等）、太陽能發電、光化利用等。光伏發電正在由邊遠農村和特殊 應用向并網發電和與建筑結合供電的方向發展，光伏發電已由補充能源向替代能源過渡。
[0005] 我國光伏發電產業起步于20世紀70年代，于90年代中期進入穩步發展時期，太 陽能電池及組件產量逐年增加，目前已躍居全球第一。
[0006] 在國家一系列優惠政策的刺激下，我國光伏產業發展迅速，2012年年底我國光伏 發電裝機容量累計達到700萬千瓦，2013年年底達到1716萬千瓦，2014年達到了 2805萬千 瓦。
[0007] 我國光伏發電主要以大規模光伏電站為主，采用的集中式光伏逆變器或組串式光 伏逆變器，普遍存在電池板能效低的問題，同時由于熱斑效應導致電池板使用壽命低。
【發明內容】
[0008] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種提高太陽能光伏發電能效的同步整流技 術與控制方法，能大大提高光伏電站的能效，同時延長光伏電池板的使用壽命，促進我國光 伏發電事業的健康發展。
[0009] 本發明的技術解決方案如下：
[0010] -種同步整流裝置，其特點在于，包括電抗器、第一功率開關管、第二功率開關管、 輸入濾波電容、輸出濾波電容、直流電壓傳感器、直流電流傳感器和控制單元；
[0011] 所述電抗器的一端與所述輸出濾波電容的正端相連，所述電抗器的另一端和所述 第一功率開關管與第二功率開關管的連接點相連；
[0012] 所述第一功率開關管的一端和所述電抗器與第二功率開關管的連接點相連，該功 率開關管的另一端分別和所述輸入濾波電容的負端及所述輸出濾波電容的負端相連；
[0013] 所述第二功率開關管的一端分別與所述直流電壓傳感器的輸入端及所述輸入濾 波電容的正端相連，所述功率開關管的另一端和所述電抗器與第一功率開關管的連接點相 連；
[0014] 所述直流電壓傳感器的輸出端與所述控制單元的輸入直流電壓信號端相連；
[0015] 所述直流電流傳感器的輸入端和所述輸入濾波電容的負端相連，該直流電流傳感 器的輸出端與所述控制單元的輸入直流電流信號端相連；
[0016] 所述控制單元的兩個輸出功率開關管控制信號端分別與所述的第一功率開關管 輸入控制信號端及第二功率開關管的輸入控制信號端相連。
[0017] -種同步整流裝置，其特點在于，包括電抗器、第一功率開關管、第二功率開關管、 輸入濾波電容、輸出濾波電容、直流電壓傳感器、直流電流傳感器和控制單元；
[0018] 所述第二功率開關管的一端與所述輸出濾波電容的正端相連，所述第二功率開關 管的另一端和所述第一功率開關管與電抗器的連接點相連；
[0019] 所述第一功率開關管的一端和所述電抗器與第二功率開關管的連接點相連，該功 率開關管的另一端分別和所述輸入濾波電容的負端及所述輸出濾波電容的負端相連；
[0020] 所述電抗器的一端分別與所述直流電壓傳感器的輸入端及所述輸入濾波電容的 正端相連，所述電抗器的另一端和第一功率開關管與第二功率開關管的連接點相連；
[0021] 所述直流電壓傳感器的輸出端與所述控制單元的輸入直流電壓信號端相連；
[0022] 所述直流電流傳感器的輸入端和所述輸入濾波電容的負端相連，該直流電流傳感 器的輸出端與所述控制單元的輸入直流電流信號端相連；
[0023] 所述控制單元的兩個輸出功率開關管控制信號端分別與所述的第一功率開關管 輸入控制信號端及第二功率開關管的輸入控制信號端相連。
[0024] 所述第一功率開關管和第二功率開關管是M0SFET/IGBT。
[0025] -種提高太陽能光伏發電能效的同步整流系統，其特點在于，包括多個所述的同 步整流裝置、多個光伏電池板和光伏逆變器；
[0026] 每個同步整流裝置的輸入端與光伏電池板的輸出端相連，該同步整流裝置的輸出 端與光伏逆變器直流輸入端相連，該光伏逆變器直流輸出端接電網。
[0027] -種提高太陽能光伏發電能效的同步整流控制方法，其特征在于，包括如下步 驟：
[0028] 步驟1、初始值：設定無功功率給定值D，光伏逆變器直流輸入電壓下限值1^_;光 伏逆變器直流輸入電壓上限值UDC_;
[0029] 測量光伏電池板輸出電壓Upv、光伏電池板輸出電流Ipv，計算光伏電池板輸出功率 PpV;
[0030] 步驟2、給定所述第一功率開關管的占空比初值D，所述第二功率開關管的占空比 初值為1-D，使得同步整流控制開始工作，結合同步整流電路損耗，計算同步整流電路輸出 功率P<w，公式如下：
[0031 ] Max: Pout= {P PV- [D X Plcissl+ (I-D) X Ploss2+PL) ]}
[0032] 約束條件：UDC_彡（DXU PV)彡 UDC_;
[0033] 其中：Plcissl為所述第一功率開關管⑶占空比為1時的損耗，P lciss2為所述第二功 率開關管⑷占空比為1時的損耗，匕為所述電抗器⑵的損耗，U De_為光伏逆變器直流 輸入電壓下限值，UDe_為光伏逆變器直流輸入電壓上限值；
[0034] 步驟3、輸出脈寬調制PffM = D，7^7哥=1 :―:
[0035] 與現有技術相比，本發明的特點如下：
[0036] 1.對每塊光伏電池板進行MPPT控制，大大提高了光伏電站的能效；
[0037] 2.解決了光伏電池板熱斑問題，延長了電池板壽命；
[0038] 3.低成本。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發明一種提高太陽能光伏發電能效的同步整流系統圖。
[0040] 圖2是本發明一種基于buck的提高太陽能光伏發電能效的同步整流裝置框圖。
[0041] 圖3是本發明一種基于boost的提高太陽能光伏發電能效的同步整流裝置框圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范 圍。
[0043] 請先參閱圖2,圖2是本發明一種基于buck的提高太陽能光伏發電能效的同步整 流裝置框圖。如圖所示，一種同步整流裝置，包括電抗器2、第一功率開關管3、第二功率開 關管4、輸入濾波電容5、輸出濾波電容6、直流電壓傳感器7、直流電流傳感器8和控制單元 9 ；
[0044] 所述電抗器2的一端與所述輸出濾波電容6的正端相連，所述電抗器2的另一端 和所述第一功率開關管3與第二功率開關管4的連接點相連；
[0045] 所述第一功率開關管3的一端和所述電抗器2與第二功率開關管4的連接點相 連，該功率開關管3的另一端分別和所述輸入濾波電容5的負端及所述輸出濾波電