專利名稱：一種光伏發(fā)電dc-dc變換器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及帶有中間變換為交流的直流功率輸入變換為直流功率輸出的變換器，具體地說是一種光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法。
背景技術(shù)：
太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是新能源和可再生能源中最具有發(fā)展前途的方式，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)已成為太陽能光伏應(yīng)用的主流。最新統(tǒng)計資料表明截止2008年底，光伏系統(tǒng)全球總的裝機容量已經(jīng)達到了 13. 4GW ；較之2007年，2008年光伏系統(tǒng)總的裝機容量增長了 50% ；光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在2008年大約占光伏系統(tǒng)總的裝機容量的99%。對于特定的太陽光輻射、溫度及電池類型，太陽能光伏系統(tǒng)都相應(yīng)有唯一的最大功率點，如果不實現(xiàn)最大功率點跟蹤，系統(tǒng)的效率就非常低?，F(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)是由許多緊密相連的太陽電池板組成。這些電池板先分組串聯(lián)，再將不同的串聯(lián)電池組并聯(lián)起來，以滿足發(fā)電需要?，F(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)的缺點是，如果串聯(lián)電池組中的某個電池發(fā)生故障，會導致整個電池組失效?，F(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)更為常見的問題是，當光伏陣列模塊受到局部陰影或碎雜物體遮蔽時，或因日照不均以及太陽電池特性不均導致局部輸出功率下降，會進而引起整個太陽電池板電池組的輸出功率大幅降低。例如只要幾塊電池板有陰影或樹葉遮蔽，整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量便會大幅地下跌。更具體舉例，只要有10%的電池板面積被遮蓋，系統(tǒng)的總發(fā)電量便會下跌50%。CN101976952A公開了光伏發(fā)電系統(tǒng)的串聯(lián)諧振DC-DC變換器，而該DC-DC變換器是單相，其輸出紋波大，并且不能解決光伏系統(tǒng)發(fā)電中“串聯(lián)中的某個光伏電池發(fā)生故障， 會導致整個電池組失效”以及“光伏陣列模塊受局部陰影或碎雜物體遮蔽而降低整個系統(tǒng)的效率”這兩個問題。CN1346535.CN101051789和CN101610033所公開的DC-DC變換器不是針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的，也不能解決光伏系統(tǒng)發(fā)電中“串聯(lián)中的某個光伏電池發(fā)生故障，會導致整個電池組失效”以及“光伏陣列模塊受局部陰影或碎雜物體遮蔽而降低整個系統(tǒng)的效率”這兩個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法， 通過將各個光伏陣列模塊與光伏發(fā)電DC-DC變換器中的組成結(jié)構(gòu)單元進行并聯(lián)，克服了現(xiàn)有技術(shù)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中因“串聯(lián)中的某個光伏電池發(fā)生故障，會導致整個電池組失效”以及“光伏陣列模塊受局部陰影或碎雜物體遮蔽而降低整個系統(tǒng)的效率”的缺點。本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種光伏發(fā)電DC-DC變換器，以一個DC-AC變換器連接一個高頻變壓器，該高頻變壓器再連接一個單相二極管整流器，即該高頻變壓器再連接在由2個二極管組成的一對橋臂的中點構(gòu)成一個組成結(jié)構(gòu)單元，將N個上述的組成結(jié)構(gòu)單元并聯(lián)，組成光伏發(fā)電DC-DC變換器，它包括N個DC-AC變換器、N個高頻變壓器和由N個單相二極管整流器即N對橋臂形成的N相的二極管整流器，其中N彡2。 上述一種光伏發(fā)電DC-DC變換器，所述的DC-AC變換器是基于MOSFET的全橋逆變
ο上述一種光伏發(fā)電DC-DC變換器，所述的DC-AC變換器、高頻變壓器和二極管整流器是本技術(shù)領(lǐng)域常用的普通元器件；DC-AC變換器、高頻變壓器和二極管整流器之間的連接方式是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，步驟是第一，上述一種光伏發(fā)電DC-DC變換器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的連接方式。下面用A表示光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的光伏陣列模塊組，用B表示其中的DC-AC變換器組，用C表示其中的高頻變壓器組，用D表示其中的二極管整流器組，用E表示其中的全橋并網(wǎng)逆變器，用F表示其中的電網(wǎng)；在A中包括N個光伏陣列模塊Aj，B中包括N個 DC-AC變換器Bj，C中包括N個高頻變壓器Cj，D中包括N對由2個二極管組成的一對橋臂 0」1-0」2;其中^^彡2，]_ = 1 N;將A中的每一個光伏陣列模塊Aj與B中相應(yīng)的每一個DC-AC變換器Bj連接，B中的每一個DC-AC變換器Bj與C中相應(yīng)的每一個Cj連接，C中每一個Cj與D中相對應(yīng)的由 2個二極管組成的一對橋臂Djl-Dj2連接，D中的整流橋的直流輸出端再與E的直流輸入端連接在一起，E的輸出端與F連接在一起，由此組成光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；N個DC-AC變換器Bjl-Bj4產(chǎn)生N相交流電，每一個DC-AC變換器Bjl_Bj4分別與對應(yīng)的高頻變壓器Cj連接，N個高頻變壓器Cj也產(chǎn)生N相交流電，N個DC-AC變換器 Bjl-Bj4與N個高頻變壓器Cj相連接后再與N相的D中相對應(yīng)的由2個二極管組成的一對橋臂Dj 1-DJ2連接，進行N相AC-DC變換，由此完成N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的DC-DC變換過程；B中的每一個DC-AC變換器Bj的具體構(gòu)成如下Bl 由開關(guān)管 B11、B12、B13 和 B14 組成，用 B11-B14 表示，B2由開關(guān)管821、822、823和似4組成，用B21-B24表示，B3由開關(guān)管831、832、833和似4組成，用B31-BiM表示，.............................................,BJ由開關(guān)管即1、8了2、8了3和即4組成，用BJ1-BJ4表示，.............................................,BN由開關(guān)管BN1、BN2、BN3和BN4組成，用Bm_BN4表示，E由開關(guān)管E1、E2、E3和E4組成；第二，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行中出現(xiàn)問題的檢測和判斷上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的A輸出的最大功率點所對應(yīng)的電壓、電流和功率對應(yīng)如下Al的輸出電壓、電流和功率分別是V1，II，P1，A2的輸出電壓、電流和功率分別是V2，12，P2，A3的輸出電壓、電流和功率分別是V3，13，P3，
..........................................,AJ的輸出電壓、電流和功率分別是VJ，IJ, PJ,..........................................,AN的輸出電壓、電流和功率分別是VN，IN, PN ；當該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)某一或多個光伏陣列模塊發(fā)生損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題時，通過檢測每一個光伏陣列模塊的輸出電壓和輸出功率來判斷每一個光伏陣列模塊所處的狀況，采用比較各光伏陣列最大功率點所對應(yīng)的電壓VI、V2、V3、…、VJ、…和VN，并比較各光伏陣列模塊最大功率點所對應(yīng)的功率PI、P2、 P3、…、PJ、…和PN的方法來發(fā)現(xiàn)上述問題之所在，具體檢測結(jié)果和判斷如下①各個光伏陣列模塊的輸出電壓、電流和功率應(yīng)該近似相等，即 Vl V2 ^ V3 … VJ w.w VN, Il ^ 12 ^ 13 … IJ ··· IN,Pl ^ P2 ^ P3 ··· ^ PJ … PN，表明所有光伏陣列模塊工作正常；②當某一個光伏陣列模塊的輸出電壓為零或當某一個光伏陣列模塊的輸出功率遠小于其它光伏陣列模塊的輸出功率時，表明該光伏陣列模塊出現(xiàn)了光伏陣列模塊本身損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題；第三，光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，即對上述檢測結(jié)果和判斷②的問題的解決方法如下I.調(diào)整N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的各個DC-AC變換器的相角因上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的相數(shù)變化而引起的該光伏發(fā)電DC-DC變換器中的DC-AC變換器B的相角相差的計算Al和Bl連接，Bl再與Cl連接，A2和B2連接，B2再與C2連接，......，......AJ和BJ連接，BJ再與CJ連接，......,......AN和BN連接，BN再與CN連接，在該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中共有N個上述相同的單元組合，但各個單元組合中的 DC-AC變換器Bj的相角不同Bl的相角為#=0度，B2的相角為㈨=-(2-1)|度，.....................,BJ的相角為㈨度，..................，BN 的相角為度，由此產(chǎn)生N相交流電的相角依次相差f，N相交流電通過上述N相光伏發(fā)電DC-DC 變換器中的N相二極管整流器組D后將得到很小的電流紋波，并且相數(shù)N越大，電流紋波越
當該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某1個光伏陣列模塊損壞，那么該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的將變?yōu)?N-I)相，相角差為$度，當該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中有χ個光伏陣列模塊損壞，那么該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器將變?yōu)?N-x)相，相角差為g度，χ < N ；通過調(diào)整N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的各個DC-AC變換器Bj的相角，使得N相光伏發(fā)電DC-DC變換器所輸出的紋波最小。II.當上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某一個或某幾個光伏陣列模塊受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽使得該個或該幾個光伏陣列模塊輸出的最大功率大幅下降時，對于這種情況，該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的相數(shù)不做調(diào)整，但要調(diào)整受局部陰影或碎雜物體遮蔽的光伏伏陣列模塊的輸出電壓為其他所有正常的光伏陣列模塊輸出電壓的平均值。本發(fā)明的有益效果是A.本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法的實質(zhì)性特點是(1)本發(fā)明的一種光伏發(fā)電DC-DC變換器通過設(shè)置N個DC-AC變換器，即Bi、B2、 B3、…、BJ、…和BN的相角Bl的相角為#=0度，B2的相角為㈨=-(2-1)|度，.....................,BJ的相角為㈨度，..................，BN 的相角為度，由此產(chǎn)生N相交流電的相角依次相差f，N相交流電通過本發(fā)明的一種光伏發(fā)電
DC-DC變換器中的N相二極管整流器組D后將得到很小的電流紋波，并且相數(shù)N越大，電流紋波越小。(2)在采用本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，當其中某 1個光伏陣列模塊損壞，那么如圖2中的虛線框內(nèi)所示的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器將變?yōu)?N-I 相，圖 2 中的各個 DC-AC 變換器，即 B11-B14、B21-B24、B31-B34、— BJl-BJ4,…和
Bm-BM之間的相角差為$度；如果某2個光伏陣列模塊損壞，那么該N相光伏發(fā)電DC-DC
變換器將變?yōu)镹-2相，各個DC-AC變換器即B11-B14、B21-B24、B31-B34、…BJ1-BJ4、…和
Bm-BM之間的相角差為^度；依次類推，通過調(diào)整N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的各個
DC-AC 變換器，即 B11-B14、B21-B24、B31-B34、...、BJ1_BJ4、…和 BN1-BN4 的相角，使得本發(fā)明的光伏發(fā)電DC-DC變換器所輸出的紋波最小。(3)當某一個或某幾個光伏陣列模塊受局部陰影或碎雜物體遮蔽的問題而使得該光伏陣列模塊或該幾個光伏陣列模塊的最大輸出功率下降時，由于上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的光伏陣列模塊是并聯(lián)裝置的，不會影響其它的光伏陣列模塊，提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。對于這種情況，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的本發(fā)明N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的相數(shù)不做調(diào)整，只要調(diào)整出現(xiàn)問題的光伏陣列模塊的輸出電壓為其他所有正常的光伏陣列模塊輸出電壓的平均值，以保證本發(fā)明的DC-DC變換器所輸出的紋波最小，并提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率就可以保證整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。B.本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法突出的顯著進步是(1)由于采用本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的光伏陣列模塊是并聯(lián)裝置的，所以當某一光伏陣列模塊發(fā)生損壞時，不會影響其它的光伏陣列模塊，提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性；(2)在采用本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，當其中某 1個或某幾個光伏陣列模塊損壞、受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽，使得該1個或該幾個光伏陣列模塊輸出的最大功率降低時，不會影響其它的模塊，保證了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤；(3)通過對N相光伏發(fā)電DC-DC變換器進行指定的相角控制，可以使得該光伏陣列DC-DC變換器得到最小紋波，改善發(fā)電質(zhì)量，提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)效率、并減小相關(guān)器件的體積、重量和成本。本發(fā)明的一種光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法，尤其適用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的DC-DC變換器，完全克服了采用現(xiàn)有技術(shù)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中“串聯(lián)中的某個光伏電池發(fā)生故障，會導致整個電池組失效”以及“光伏陣列模塊受局部陰影或碎雜物體遮蔽而降低整個系統(tǒng)的效率”的缺點。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的組成結(jié)構(gòu)單元的構(gòu)成示意圖。圖2是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的構(gòu)成示意圖。圖3是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的構(gòu)成示意圖。圖4是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的構(gòu)成示意圖。圖5是本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的組成結(jié)構(gòu)單元的單相整流波形示意圖。圖6是本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的3相整流波形示意圖。圖7是本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的6相整流波形示意圖。
具體實施例方式實施例1圖1所示實施例表明本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的一個組成結(jié)構(gòu)單元，它是由一個DC-AC變換器BJ連接一個高頻變壓器CJ，該高頻變壓器CJ再連接一個單相二極管整流器DJ，即該高頻變壓器CJ再連接在由2個二極管DJ1-DJ2組成的一對橋臂的中點構(gòu)成。其中DC-AC變換器BJ由4個開關(guān)管BJ1-BJ4(即BJ1、BJ2、BJ3和BJ4)按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法相連接組成全橋逆變器(下同)；單相二極管整流器DJ由兩個二極管DJl-DJ2按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的一對橋臂的方法相連接組成(下同)。圖5是本發(fā)明光伏發(fā)電DC-DC變換器的組成結(jié)構(gòu)單元的單相整流波形示意圖，該圖表明，在單相時電壓輸出的紋波較大。實施例2圖2所示實施例表示包含本發(fā)明的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成。其中本發(fā)明的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的結(jié)構(gòu)如圖2中的虛線框內(nèi)所示，N 相光伏發(fā)電DC-DC變換器由圖2中的圓點虛線框內(nèi)所示的B部分的N個DC-AC變換器、圖 2中的圓點虛線框內(nèi)所示的C部分的N個高頻變壓器和圖2中的圓點虛線框內(nèi)所示的D部分的2N個二極管組成的N相二極管整流器構(gòu)成；其中，B部分的DC-AC變換器包含N個全橋逆變器:B11-B14、B21-B24、B31-B34、…、BJ1-BJ4、…和BN1-BN4，C部分的高頻變壓器包含N個高頻變壓器C1、C2、C3、C4、C5、C6、…、CJ、…和CN, D部分的N相二極管整流器包含 N 對橋臂D11-D12、D21-D22、D31-D32、D41-D42、D51-D52、D61-D62、...、DJ1_DJ2、… 和Dm-DN2 ；B部分的DC-AC變換器中的每一個DC-AC變換器和C部分的高頻變壓器中的每一個高頻變壓器按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法相連接成為一個單元，然后將 N個單元并聯(lián)成為B-C部分；將D部分的N相二極管整流器中的N對橋臂按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法裝置成為一個N相二極管整流器D部分；最后將B-C部分和D 部分按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法相連接組成本發(fā)明的N相光伏發(fā)電DC-DC 變換器。在圖2所示的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，較密小點虛線框內(nèi)所示的A部分包括N個光伏陣列模塊41^2^3^4^5、八6、…、AJ、…和AN ；另一個較密小點虛線框內(nèi)所示的E部分包括4個開關(guān)管El、E2、E3和E4 ；F部分為外接電網(wǎng)。將圖2中的較密小點虛線框內(nèi)所示的A部分的N個光伏陣列模塊Al、A2、A3、A4、 A5、A6、…、AJ、…和AN中的每一個光伏陣列模塊與B部分中的相對應(yīng)的每一個DC-AC全橋逆變器B11-B14、B21-BM、B31-B;M、…、BJ1-BJ4、…和BN1-BN4按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法連接；N相二極管整流器D中的橋臂的直流輸出端與圖2中的圓點虛線框內(nèi)所示的由4個開關(guān)管E1、E2、E3和E4按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法連接組成的全橋并網(wǎng)逆變器E (下同)的直流輸入端連接在一起，該全橋并網(wǎng)逆變器E的輸出端與電網(wǎng)F連接在一起，由此構(gòu)成整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。上述B部分的每個全橋逆變器均由4個開關(guān)管組成，全橋逆變器B11-B14，表示由開關(guān)管Bll、B12、B13和B14按本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所熟知的方法連接組成，其他全橋逆變器的構(gòu)成以此類推，下面實施例中所述的全橋逆變器相同。實施例3本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法。本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的組成結(jié)構(gòu)如圖3中的虛線框內(nèi)所示。該3相光伏發(fā)電DC-DC變換器，以一個DC-AC變換器連接一個高頻變壓器，該高頻變壓器再連接一個單相二極管整流器，即該高頻變壓器再連接在由2個二極管組成的一對橋臂的中點構(gòu)成一個組成結(jié)構(gòu)單元，將3個上述的組成結(jié)構(gòu)單元并聯(lián)，組成3相光伏發(fā)電 DC-DC變換器，它包括圖3中的圓點虛線框內(nèi)所示的B部分的3個DC-AC變換器、圖3中的圓點虛線框內(nèi)所示的C部分的3個高頻變壓器和圖3中的圓點虛線框內(nèi)所示的D部分的6 個二極管組成的3相二極管整流器構(gòu)成；其中，B部分的DC-AC變換器包含3個全橋逆變器B11-B14.B21-B24和B31_B;M，C部分的高頻變壓器包含3個高頻變壓器C1、C2和C3，D部分的3相二極管整流器包含3對橋臂D11-D12、D21-D22和D31-D32。上述3個DC-AC變換器B11-B14、B21-B24和B31-B34均為基于MOSFET的全橋逆變器，型號是IRF121 ；3個高頻變壓器Cl、C2和C3的匝數(shù)比為1/13 ；3相二極管整流器中的 6 個二極管 D11、D12、D21、D22、D31 和 D32 的型號均是 1N5405。上述本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法是第一，上述3相光伏發(fā)電DC-DC變換器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的連接方式本實施例的具有3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成如圖3所示，其中的虛線框內(nèi)的B部分+C部分+D部分構(gòu)成3相光伏發(fā)電DC-DC變換器，較密小點虛線框內(nèi)所示的A部分包括3個光伏陣列模塊A1、A2和A3，另一個較密小點虛線框內(nèi)所示的 E部分為包括4個開關(guān)管El、E2、E3和E4的全橋并網(wǎng)逆變器，F(xiàn)部分為外接電網(wǎng)。上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電路的連接關(guān)系為DC-AC變換器B11-B14的直流端與光伏陣列模塊Al輸出相連接，DC-AC變換器B11-B14的交流端為高頻變壓器Cl的輸入； DC-AC變換器B21-BM直流端與光伏陣列模塊A2輸出相連接，DC-AC變換器B21-BM的交流端為高頻變壓器C2的輸入；DC-AC變換器B31-B34直流端與光伏陣列模塊A3輸出相連接， DC-AC變換器B31-B34的交流端為高頻變壓器C3的輸入；二極管D12的陰極和二極管Dll 的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D22的陰極和二極管D21的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D32的陰極和二極管D31的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D11、二極管D21和二極管D31的陰極連接在一起，二極管D12、二極管D22和二極管D32的陽極連接在一起，由上述6個二極管構(gòu)成3相二極管整流器的橋臂；高頻變壓器Cl、高頻變壓器C2 和高頻變壓器C3的一個同相端連接在一起，高頻變壓器Cl的另一端連接于二極管Dll和二極管D12的中點，高頻變壓器C2的另一端連接于二極管D21和二極管D22的中點，高頻變壓器C3的另一端連接于二極管D31和二極管D32的中點；上述3相二極管整流器的橋臂的直流輸出端與基于MOSFET的全橋并網(wǎng)逆變器E的直流輸入端連接在一起；基于MOSFET 的全橋并網(wǎng)逆變器E的輸出端與電網(wǎng)F連接在一起，由此組成整個具有本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。第二，具有本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行中出現(xiàn)問題的檢測和判斷在圖3所示的具有本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，3 個光伏陣列模塊輸出的最大功率點所對應(yīng)的電壓、電流和功率對應(yīng)如下Al的輸出電壓、電流和功率分別是:VUI1,P1,A2的輸出電壓、電流和功率分別是V2、12，P2，A3的輸出電壓、電流和功率分別是V3、13，P3 ；當上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)某一或兩個光伏陣列模塊發(fā)生損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題時，通過檢測每一個光伏陣列模塊的輸出電壓和輸出功率來判斷每一個光伏陣列模塊所處的狀況，采用比較各光伏陣列最大功率點所對應(yīng)的電壓 VUV2和V3，并比較各光伏陣列模塊最大功率點所對應(yīng)的功率P1、P2和P3的方法來發(fā)現(xiàn)上述問題之所在，具體檢測結(jié)果和判斷如下①各個光伏陣列模塊的輸出電壓、電流和功率應(yīng)該近似相等，即V1 V2 V3,Il 12 13，Pl P2 P3，表明所有光伏陣列模塊工作正常；②當某一個光伏陣列模塊的輸出電壓為零或當某一個光伏陣列模塊的輸出功率遠小于其它光伏陣列模塊的輸出功率時，表明該光伏陣列模塊出現(xiàn)了光伏陣列模塊本身損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題；第三，本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，即對上述檢測結(jié)果和判斷 ②的問題的解決方法如下I.因上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器相數(shù)變化而引起的其中的DC-AC變換器的相角相差的計算上述3相光伏發(fā)電DC-DC變換器中，第1個DC-AC變換器B11-B14的相角為Φ 1 = 0度，第2個DC-AC變換器Β21-BM的相角為必2=_(2_l)f度=_120度，第3個DC-AC變換器B31-B;M的相角為必3=-(3_l)f度度，DC-AC 變換器 B11-B14、DC-AC 變換器 B21-B24 和 DC-AC 變換器 B31-B34 的相角依次相差 360/3 = 120 度，艮卩Φ 1 = 0 度，Φ 2 = -120 度，Φ 3 = -240 度；當上述具有本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某1個光伏陣列模塊損壞，那么圖3中的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器將變?yōu)?相光伏發(fā)電DC-DC變換器，相角差為180度。當上述具有本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某2個光伏陣列模塊損壞，那么圖3中的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器將變?yōu)閱蜗喙夥l(fā)電DC-DC變換器。II.當上述具有3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的Al受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽使得該個光伏陣列模塊輸出的最大功率大幅下降時，對于這種情況，該3相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的相數(shù)不做調(diào)整，但要調(diào)整Al的輸出電壓為其他兩個未被遮
蔽的光伏陣列模塊輸出電壓的平均值為·^。當上述具有3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的Al和Α2受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽使得該兩個光伏陣列模塊輸出的最大功率大幅下降時，調(diào)整Al
和Α2的輸出電壓為未被遮蔽的A3的輸出電壓&。圖6是本發(fā)明的3相光伏發(fā)電DC-DC變換器的3相整流波形示意圖，該圖表明，較之單相整流，3相整流電壓紋波減小。實施例4本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法。本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的組成結(jié)構(gòu)如圖4中的虛線框內(nèi)所示。該6相光伏發(fā)電DC-DC變換器，以一個DC-AC變換器連接一個高頻變壓器，該高頻變壓器再連接一個單相二極管整流器，即該高頻變壓器再連接在由2個二極管組成的一對橋臂的中點構(gòu)成一個組成結(jié)構(gòu)單元，將6個上述的組成結(jié)構(gòu)單元并聯(lián)，組成6相光伏發(fā)電 DC-DC變換器，它包括圖4中的圓點虛線框內(nèi)所示的B部分的6個DC-AC變換器、圖4中的圓點虛線框內(nèi)所示的C部分的6個高頻變壓器和圖4中的圓點虛線框內(nèi)所示的D部分的12
12個二極管組成的6相二極管整流器構(gòu)成；其中，B部分的DC-AC變換器包含6個全橋逆變器 B11-B14、B21-B24、B31-B34、B41-B44、B51-B54 和 B61-B64，C 部分的高頻變壓器包含 6 個高頻變壓器C1、C2、C3、C4、C5和C6，D部分的6相二極管整流器包含6對橋臂D11_D12、 D21-D22、D31-D32、D41-D42、D51-D52 和 D61-D62。上述6 個 DC-AC 變換器 B11-B14、B21-B24、B31-B34、B41-B44、B51_B54 和 B61-B64 均為基于MOSFET的全橋逆變器，型號是IRF121 ；6個高頻變壓器C1、C2、C3、C4、C5和C6匝數(shù)比為1/13 ；6相二極管整流器中的12個二極管DlU D12、D21、D22、D31、D32、D41、D42、 D51、D52、D61 和 D62 的型號均是 1N5405。第一，上述6相光伏發(fā)電DC-DC變換器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的連接方式本實施例的具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成如圖4所示，其中的虛線框內(nèi)的B部分+C部分+D部分構(gòu)成6相光伏發(fā)電DC-DC變換器，較密小點虛線框內(nèi)所示的A部分包括6個光伏陣列模塊Al、A2、A3、A4、A5和A6，另一個較密小點虛線框內(nèi)所示的E部分為包括4個開關(guān)管El、E2、E3和E4的全橋并網(wǎng)逆變器，F(xiàn)部分為外接電網(wǎng)。上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電路的連接關(guān)系為DC-AC變換器B11-B14的直流端與光伏陣列模塊Al輸出相連接，DC-AC變換器B11-B14的交流端為高頻變壓器Cl的輸入； DC-AC變換器B21-BM的直流端與光伏陣列模塊A2輸出相連接，DC-AC變換器B21-BM的交流端為高頻變壓器C2的輸入；DC-AC變換器B31-B34直流端與光伏陣列模塊A3輸出相連接，DC-AC變換器B31-B;M的交流端為高頻變壓器C3的輸入；DC-AC變換器B41-B44的直流端與光伏陣列模塊A4輸出相連接，DC-AC變換器B41-B44的交流端為高頻變壓器C4的輸入；DC-AC變換器B51-BM直流端與光伏陣列模塊A5輸出相連接，DC-AC變換器B51-BM 的交流端為高頻變壓器C5的輸入；DC-AC變換器B61-B64直流端與光伏陣列模塊A6輸出相連接，DC-AC變換器B61-B64的交流端為高頻變壓器C6的輸入；二極管D12的陰極和二極管Dll的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D22的陰極和二極管D21的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D32的陰極和二極管D31的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D42的陰極和二極管D41的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D52的陰極和二極管 D51的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D62的陰極和二極管D61的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路；二極管D11、二極管D21、二極管D31、二極管D41、二極管D51和二極管D61 的陰極連接在一起，二極管D11、二極管D21、二極管D31、二極管D41、二極管D51和二極管 D61的陰極連接在一起；二極管D22的陰極和二極管D21的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路； 二極管D32的陰極和二極管D31的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路；二極管D11、二極管D21、 二極管D31、二極管D41、二極管D51和二極管D61的陰極連接在一起，二極管D12、二極管 D22、二極管D32、二極管D42、二極管D52和二極管D62的陽極連接在一起；由上述12個二極管構(gòu)成6相二極管整流器的橋臂；高頻變壓器Cl、高頻變壓器C2、高頻變壓器C3、高頻變壓器C4、高頻變壓器C5和高頻變壓器C6的一個同相端連接在一起，高頻變壓器Cl的另一端連接于二極管Dll和二極管D12的中點，高頻變壓器C2的另一端連接于二極管D21和二極管D22的中點，高頻變壓器C3的另一端連接于二極管D31和二極管D32的中點，高頻變壓器C4的另一端連接于二極管D41和二極管D42的中點，高頻變壓器C5的另一端連接于二極管D51和二極管D52的中點，高頻變壓器C6的另一端連接于二極管D61和二極管D62的中點；上述6相二極管整流器的橋臂的直流輸出端與基于MOSFET的全橋并網(wǎng)逆變器E的直流輸入端連接在一起；MOSFET的全橋并網(wǎng)逆變器E的輸出端與電網(wǎng)F連接在一起，由此組成整個具有本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。上述本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的的控制方法是第一，具有本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行中出現(xiàn)問題的檢測和判斷在圖4所示的具有本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，6 個光伏陣列模塊輸出的最大功率點所對應(yīng)的電壓、電流和功率對應(yīng)如下Al的輸出電壓、電流和功率分別是V1、II，P1，A2的輸出電壓、電流和功率分別是V2、12，P2，A3的輸出電壓、電流和功率分別是V3、13，P3 ；A4的輸出電壓、電流和功率分別是V4、14，P4，A5的輸出電壓、電流和功率分別是V5、15，P5，A6的輸出電壓、電流和功率分別是V6、16，P6 ；當上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)某一或2 5光伏陣列模塊發(fā)生損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題時，通過檢測每一個光伏陣列模塊的輸出電壓和輸出功率來判斷每一個光伏陣列模塊所處的狀況，采用比較各光伏陣列最大功率點所對應(yīng)的電壓V1、V2、V3、V4、V5和V6，并比較各光伏陣列模塊最大功率點所對應(yīng)的功率P1、P2、P3、P4、 P5和P6的方法來發(fā)現(xiàn)上述問題之所在，具體檢測結(jié)果和判斷如下①各個光伏陣列模塊的輸出電壓、電流和功率應(yīng)該近似相等，即 Vl ^ V2 ^ V3 ^ V4 ^ V5 ^ V6, Il ^ 12 ^ 13 ^ 14 ^ 15 ^ 16,Pl ^ P2 ^ P3 ^ P4 ^ P5 ^ P6, 表明所有光伏陣列模塊工作正常；②當某一個光伏陣列模塊的輸出電壓為零或當某一個光伏陣列模塊的輸出功率遠小于其它光伏陣列模塊的輸出功率時，表明該光伏陣列模塊出現(xiàn)了光伏陣列模塊本身損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題；第二，本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，即對上述檢測結(jié)果和判斷 ②的問題的解決方法如下I.因上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器相數(shù)變化而引起的其中的DC-AC變換器的相角相差的計算上述6相光伏發(fā)電DC-DC變換器中，
第1個DC-AC變換器B11-B14的相角為Φ 1=0度，
第2個DC-AC變換器Β21-ΒΜ的相角為沴2二"(2■ 6度=_-60 度，
第3個DC-AC變換器Β31-Β34的相角為沴3二-(3.6度=_-120 度，
第4個DC-AC變換器Β41-Β44的相角為必4=-(4■ 6度=_-180 度
第5個DC-AC變換器Β51-ΒΜ的相角為沴5="(56度=_-240度
第6個DC-AC變換器Β61-Β64的相角為必6二-(6度=_-300度
14
DC-AC 變換器 B11-B14、DC-AC 變換器 B21-B24、DC-AC 變換器 B31-B34、DC-AC 變換器B41-B44、DC-AC變換器B51-BM和DC-AC變換器B61-B64的相角依次相差360/6 = 60度，艮P :Φ1 = 0 度，Φ2 = -60 度，Φ3 = -120 度，Φ4 = _180 度，Φ5 = _240 度，Φ6 ="300 度；當上述具有本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某1個光伏陣列模塊損壞，那么圖4中的具有本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將變?yōu)榫哂?相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電，相角差為360/5 = 72度；當上述具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某2個光伏陣列模塊損壞，那么圖4中的具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將變?yōu)榫哂? 相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電，相角差為360/4 = 90度；當上述具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某3個光伏陣列模塊損壞，那么圖4中的具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將變?yōu)榫哂? 相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電，相角差為360/3 = 120度；當上述具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某4個光伏陣列模塊損壞，那么圖4中的具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將變?yōu)榫哂? 相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電，相角差為360/2 = 180度；當上述具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某5個光伏陣列模塊損壞，那么圖4中的具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將變?yōu)榫哂袉蜗喙夥l(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電；II.當上述具有6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某一個或2 5個光伏陣列模塊受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽使得該個光伏陣列模塊輸出的最大功率大幅下降時，對于這種情況，該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的相數(shù)不做調(diào)整，但要調(diào)整發(fā)生損壞、受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽的光伏陣列模塊的輸出電壓為其他所有正常的光伏陣列模塊輸出電壓的平均值。例如，當光伏陣列模塊Al受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽時，Al的輸出電壓調(diào)整 ^V2+V3+V4+V5+V6
為5‘當Al和Α2出現(xiàn)類似問題時，Al和Α2的輸出電壓調(diào)整為^^^，當Al和Α2和A3出現(xiàn)類似問題時，Al和Α2和A3的輸出電壓調(diào)整為&，當Al和Α2和A3和Α4出現(xiàn)類似問題時，Al和Α2和A3和Α4的輸出電壓調(diào)整為 -，
2當Al禾口 Α2禾口 A3禾口 Α4禾口 Α5出以問H時，Al禾口 A2禾口 A3禾口 A4禾口 A5的@出電壓調(diào)整為$。圖7是本發(fā)明的6相光伏發(fā)電DC-DC變換器的6相整流波形示意圖，該圖表明，較之單相整流和3相整流，6相整流電壓紋波進一步減小。對比圖5、圖6和圖7，可以看出，本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器采用多相并聯(lián)、對采用了該光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的各個光伏陣列模塊實現(xiàn)最大功率點跟蹤、相角控制和與電壓控制相結(jié)合的控制方法，不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)的光伏系統(tǒng)發(fā)電中“串聯(lián)中的某個光伏電池發(fā)生故障，會導致整個電池組失效”的致命缺陷，還能確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤，同時可得到較小的電壓紋波，從而改善發(fā)電質(zhì)量，提高系統(tǒng)效率，有效地克服了“光伏陣列模塊本身損壞、受局部陰影或碎雜物體遮蔽而降低整個系統(tǒng)的效率”的缺點，并且減小相關(guān)器件的體積、重量和成本。實施例5本發(fā)明的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法。該2相光伏發(fā)電DC-DC變換器，以一個DC-AC變換器連接一個高頻變壓器，該高頻變壓器再連接一個單相二極管整流器，即該高頻變壓器再連接在由2個二極管組成的一對橋臂的中點構(gòu)成一個組成結(jié)構(gòu)單元，將2個上述的組成結(jié)構(gòu)單元并聯(lián)，組成2相光伏發(fā)電 DC-DC變換器，它包括2個DC-AC變換器、2個高頻變壓器和4個二極管組成的2相二極管整流器構(gòu)成；2個全橋逆變器為B11-B14和B21-BM，高頻變壓器為C1和C2，2相二極管整流器包含2對橋臂D11-D12和D21-D22。上述2個DC-AC變換器B11-B14和B21-BM均為基于MOSFET的全橋逆變器，型號是IRF121 ；2個高頻變壓器Cl和C2的匝數(shù)比為1/13 ；2相二極管整流器中的4個二極管 D11、D12、D21 和 D22 的型號均是 1N5405。上述本發(fā)明的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法是第一，上述2相光伏發(fā)電DC-DC變換器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的連接方式本實施例的具有2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括上述的2 相光伏發(fā)電DC-DC變換器，2個光伏陣列模塊Al和A2，由4個開關(guān)管El、E2、E3和E4的構(gòu)成的全橋并網(wǎng)逆變器E1-E4，以及外接電網(wǎng)F。上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電路的連接關(guān)系為DC-AC變換器B11-B14的直流端與光伏陣列模塊Al輸出相連接，DC-AC變換器B11-B14的交流端為高頻變壓器Cl的輸入； DC-AC變換器B21-BM直流端與光伏陣列模塊A2輸出相連接，DC-AC變換器B21-BM的交流端為高頻變壓器C2的輸入；二極管D12的陰極和二極管Dll的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管D22的陰極和二極管D21的陽極串聯(lián)在一起形成一條支路，二極管Dll和二極管D21的陰極連接在一起，二極管D12和二極管D22的陽極連接在一起，由上述4個二極管構(gòu)成2相二極管整流器的橋臂；高頻變壓器Cl和高頻變壓器C2的一個同相端連接在一起， 高頻變壓器Cl的另一端連接于二極管Dll和二極管D12的中點，高頻變壓器C2的另一端連接于二極管D21和二極管D22的中點；上述2相二極管整流器的橋臂的直流輸出端與基于MOSFET的全橋并網(wǎng)逆變器E的直流輸入端連接在一起；基于MOSFET的全橋并網(wǎng)逆變器 E的輸出端與電網(wǎng)F連接在一起，由此組成整個具有本發(fā)明的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。第二，具有本發(fā)明的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行中出現(xiàn)問題的檢測和判斷在具有本發(fā)明的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，2個光伏陣列模塊輸出的最大功率點所對應(yīng)的電壓、電流和功率對應(yīng)如下Al的輸出電壓、電流和功率分別是:VUI1,P1,A2的輸出電壓、電流和功率分別是V2、12，P2 ；
16
當上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)某一個光伏陣列模塊發(fā)生損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題時，通過檢測每一個光伏陣列模塊的輸出電壓和輸出功率來判斷每一個光伏陣列模塊所處的狀況，采用比較各光伏陣列最大功率點所對應(yīng)的電壓Vi 和V2，并比較各光伏陣列模塊最大功率點所對應(yīng)的功率Pl和P2的方法來發(fā)現(xiàn)上述問題之所在，具體檢測結(jié)果和判斷如下①各個光伏陣列模塊的輸出電壓、電流和功率應(yīng)該近似相等，即V1 ^ V2, Il ^ 12，Pl ^ Ρ2，表明所有光伏陣列模塊工作正常；②當某一個光伏陣列模塊的輸出電壓為零或當某一個光伏陣列模塊的輸出功率遠小于其它光伏陣列模塊的輸出功率時，表明該光伏陣列模塊出現(xiàn)了光伏陣列模塊本身損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題；第三，本實施例的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，即對上述檢測結(jié)果和判斷②的問題的解決方法如下I.因上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的本發(fā)明的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器相數(shù)變化而引起的其中的DC-AC變換器的相角相差的計算上述2相光伏發(fā)電DC-DC變換器中，第1個DC-AC變換器Β11-Β14的相角為Φ 1 = 0度，第2個DC-AC變換器Β21-BM的相角為Φ2 = _180度，DC-AC變換器Β11-Β14和DC-AC變換器B21-B24的相角相差360/2 = 180度，即 Φ1 = 0 度，Φ2 = -180 度；當上述具有本實施例的2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某1個光伏陣列模塊損壞，2相光伏發(fā)電DC-DC變換器將變?yōu)閱蜗喙夥l(fā)電DC-DC變換器。II.當上述具有2相光伏發(fā)電DC-DC變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的Al受局部陰影遮蔽或碎雜物體遮蔽使得該個光伏陣列模塊輸出的最大功率大幅下降時，對于這種情況，該3相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的相數(shù)不做調(diào)整，但要調(diào)整Al的輸出電壓為另一個未被遮蔽的光伏陣列模塊A2的輸出電壓V2。上述實施例中所涉及的二極管、開關(guān)管、DC-AC變換器、高頻變壓器和二極管整流器是本技術(shù)領(lǐng)域常用的普通元器件；DC-AC變換器、高頻變壓器和二極管整流器之間的連接方式是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。
權(quán)利要求
1.一種光伏發(fā)電DC-DC變換器，其特征在于以一個DC-AC變換器連接一個高頻變壓器，該高頻變壓器再連接一個單相二極管整流器，即該高頻變壓器再連接在由2個二極管組成的一對橋臂的中點構(gòu)成一個組成結(jié)構(gòu)單元，將N個上述的組成結(jié)構(gòu)單元并聯(lián)，組成光伏發(fā)電DC-DC變換器，它包括N個DC-AC變換器、N個高頻變壓器和由N個單相二極管整流器即N對橋臂形成的N相的二極管整流器，其中N彡2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說一種光伏發(fā)電DC-DC變換器，其特征在于其中所述的DC-AC變換器是基于MOSFET的全橋逆變器。
3.一種光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，其特征在于步驟是第一，上述一種光伏發(fā)電DC-DC變換器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的連接方式。 下面用A表示光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的光伏陣列模塊組，用B表示其中的DC-AC變換器組，用C表示其中的高頻變壓器組，用D表示其中的二極管整流器組，用E表示其中的全橋并網(wǎng)逆變器，用F表示其中的電網(wǎng)；在A中包括N個光伏陣列模塊Aj，B中包括N個DC-AC變換器Bj，C中包括N個高頻變壓器Cj，D中包括N對由2個二極管組成的一對橋臂DjI-Dj2 ； 其中N彡2，j = 1 N ；將A中的每一個光伏陣列模塊Aj與B中相應(yīng)的每一個DC-AC變換器Bj連接，B中的每一個DC-AC變換器Bj與C中相應(yīng)的每一個Cj連接，C中每一個Cj與D中相對應(yīng)的由2 個二極管組成的一對橋臂Djl-Dj2連接，D中的整流橋的直流輸出端再與E的直流輸入端連接在一起，E的輸出端與F連接在一起，由此組成光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；N個DC-AC變換器Bj 1-BJ4產(chǎn)生N相交流電，每一個DC-AC變換器Bj 1-BJ4分別與對應(yīng)的高頻變壓器Cj連接，N個高頻變壓器Cj也產(chǎn)生N相交流電，N個DC-AC變換器Bjl_Bj4 與N個高頻變壓器Cj相連接后再與N相的D中相對應(yīng)的由2個二極管組成的一對橋臂 Djl-Dj2連接，進行N相AC-DC變換，由此完成N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的DC-DC變換過程；B中的每一個DC-AC變換器Bj的具體構(gòu)成如下 Bl由開關(guān)管B11、B12、B13和B14組成，用B11-B14表示， B2由開關(guān)管B21、B22、B23和BM組成，用B21-B24表示， B3由開關(guān)管B31、B32、B33和BM組成，用B31—B34表示，BJ由開關(guān)管BJ1、BJ2、BJ3和BJ4組成，用BJ1—BJ4表示，BN由開關(guān)管BN1、BN2、BN3和BN4組成，用Bm_BN4表示，E由開關(guān)管E1、E2、E3和E4組成；第二，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行中出現(xiàn)問題的檢測和判斷上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的A輸出的最大功率點所對應(yīng)的電壓、電流和功率對應(yīng)如下 Al的輸出電壓、電流和功率分別是V1，II, Pl, A2的輸出電壓、電流和功率分別是V2，12，P2， A3的輸出電壓、電流和功率分別是V3，13，P3，AJ的輸出電壓、電流和功率分別是VJ，IJ, PJ,AN的輸出電壓、電流和功率分別是VN，IN, PN ；當該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)某一或多個光伏陣列模塊發(fā)生損壞、受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題時，通過檢測每一個光伏陣列模塊的輸出電壓和輸出功率來判斷每一個光伏陣列模塊所處的狀況，采用比較各光伏陣列最大功率點所對應(yīng)的電壓VI、 V2、V3、…、VJ、…和VN，并比較各光伏陣列模塊最大功率點所對應(yīng)的功率P1、P2、P3、…、 PJ、…和PN的方法來發(fā)現(xiàn)上述問題之所在，具體檢測結(jié)果和判斷如下①各個光伏陣列模塊的輸出電壓、電流和功率應(yīng)該近似相等，即V1^ V2 ^ V3 … ^ VJ VN, Il 12 ^ 13 IJ · IN, Pl P2 P3 PJ ··· PN, 表明所有光伏陣列模塊工作正常；②當某一個光伏陣列模塊的輸出電壓為零或當某一個光伏陣列模塊的輸出功率遠小于其它光伏陣列模塊的輸出功率時，表明該光伏陣列模塊出現(xiàn)了光伏陣列模塊本身損壞、 受局部陰影、灰塵或碎雜物遮蔽的問題；第三，光伏發(fā)電DC-DC變換器的控制方法，即對上述檢測結(jié)果和判斷②的問題的解決方法如下I.調(diào)整N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的各個DC-AC變換器的相角因上述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的相數(shù)變化而引起的該光伏發(fā)電DC-DC變換器中的DC-AC變換器B的相角相差的計算Al和Bl連接，Bl再與Cl連接，A2和B2連接，B2再與C2連接，AJ和BJ連接，BJ再與CJ連接，AN和BN連接，BN再與CN連接，在該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中共有N個上述相同的單元組合，但各個單元組合中的DC-AC 變換器Bj的相角不同 Bl的相角為#=0度，B2的相角為度，BJ的相角為㈨=-(·/_ D^r度，BN的相角為度，由此產(chǎn)生N相交流電的相角依次相差f，N相交流電通過上述N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的N相二極管整流器組D后將得到很小的電流紋波，并且相數(shù)N越大，電流紋波越當該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中某1個光伏陣列模塊損壞，那么該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器的將變?yōu)?N-I)相，相角差為$度，當該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中有χ個光伏陣列模塊損壞，那么該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的N相光伏發(fā)電DC-DC變換器將變?yōu)?N-x)相，相角差為g度，χ < N ；通過調(diào)整N相光伏發(fā)電DC-DC變換器中的各個DC-AC變換器Bj的相角，使得N相光伏發(fā)電DC-DC變換器所輸出的紋波最小。
全文摘要
本發(fā)明一種光伏發(fā)電DC-DC變換器及其控制方法，涉及帶有中間變換為交流的直流功率輸入變換為直流功率輸出的變換器，以一個DC-AC變換器連接一個高頻變壓器，該高頻變壓器再連接一個單相二極管整流器構(gòu)成一個組成結(jié)構(gòu)單元，將N個上述的組成結(jié)構(gòu)單元并聯(lián)，組成光伏發(fā)電DC-DC變換器，其中N≥2。當光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中若干個光伏陣列模塊發(fā)生問題使得其輸出的最大功率大幅下降時，光伏發(fā)電DC-DC變換器的相數(shù)不做調(diào)整，但要調(diào)整發(fā)生問題的光伏伏陣列模塊的輸出電壓為其他所有正常的光伏陣列模塊輸出電壓的平均值。本發(fā)明克服了現(xiàn)有光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中因“串聯(lián)中的某個光伏電池發(fā)生故障，會降低整個系統(tǒng)的效率”的缺點。
文檔編號H02M3/38GK102158094SQ201110127118
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者楊曉光, 汪友華 申請人:河北工業(yè)大學