一種含耦合電感的光伏陣列mppt接口電路的制作方法
【專利摘要】一種含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成。所述功率主回路由1個(gè)完整通道電路和n-1個(gè)簡化通道電路組成。與所述功率主回路匹配，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器擁有端口vcj、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口viLj、端口vioj、端口vc。本實(shí)用新型可應(yīng)用于全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)，置于光伏陣列之后、輸入電流可控的DC-DC變換裝置之前，不但可以準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到復(fù)雜情況下光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)，而且還具有將自身電路中的多余能量回饋給后級輸入電流可控的DC-DC變換裝置的能力，可高效率地實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
【專利說明】—種含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏陣列MPPT (最大功率點(diǎn)跟蹤)接口電路，可應(yīng)用于全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電系統(tǒng)利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫碾娔?。光伏陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分。通常，光伏陣列由多個(gè)相同或不同規(guī)格的光伏子陣列(或光伏組件)通過多個(gè)阻塞二極管并聯(lián)而成，再通過高增益的DC-DC變換裝置與光伏發(fā)電系統(tǒng)的其余部分相連。光伏陣列的輸出功率與陣列結(jié)構(gòu)、負(fù)載、太陽輻照度、溫度、效率等因素密切相關(guān)，尤其在全天候的復(fù)雜情況下(包括光伏子陣列規(guī)格不同或光伏子陣列規(guī)格相同但局部遮陰、短路、開路等情況)光伏陣列的輸出功率特性會(huì)呈現(xiàn)出復(fù)雜的多峰值狀態(tài)。當(dāng)光伏陣列的輸出功率特性呈現(xiàn)出單峰值狀態(tài)時(shí)，現(xiàn)有集中式的最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)都能夠準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到全局的最大功率點(diǎn)。但是，當(dāng)光伏陣列的輸出功率特性呈現(xiàn)出多峰值狀態(tài)時(shí)，現(xiàn)有集中式的MPPT技術(shù)就只能夠保證準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到局部的最大功率點(diǎn)。當(dāng)局部的最大功率點(diǎn)與全局的最大功率點(diǎn)不是同一點(diǎn)時(shí)，光伏陣列的利用率將大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有集中式的MPPT技術(shù)在全天候光伏發(fā)電應(yīng)用中的不足，本實(shí)用新型采用分散式的MPPT技術(shù)提出一種含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，目的在于幫助全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成。
[0005]所述功率主回路由I個(gè)完整的通道電路(完整通道電路I)和n-Ι個(gè)簡化的通道電路(簡化通道電路2至完整通道電路η)組成，其特征在于:所述完整通道電路I由阻塞二極管Di 1、輸入電容Ci 1、電感LUN-MOS主管Ml、二極管Dl、輔助電容Cal、N_M0S輔助管Mal、耦合電感Lal和Lbl、輔助二極管Dal、輸出電容Col構(gòu)成，光伏子陣列I的正輸出端與阻塞二極管Dil的陽極相連，阻塞二極管Dil的陰極與輸入電壓Vil的正端、輸入電容Cil的一端以及電感LI的一端相連，電感LI的另一端與N-MOS主管Ml的漏極以及二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極與輔助電容Cal的一端以及耦合電感Lal的一端相連，耦合電感Lal的另一端與N-MOS輔助管Mal的漏極相連，N-MOS輔助管Mal的源極與耦合電感Lbl的一端(與所述耦合電感Lal的一端是異名端關(guān)系)、N-M0S主管Ml的源極、輔助電容Cal的另一端、輸出電容Col的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，耦合電感Lbl的另一端(與所述耦合電感Lal的另一端是異名端關(guān)系)與輔助二極管Dal的陰極相連，輔助二極管Dal的陽極與光伏子陣列I的負(fù)輸出端、輸入電壓Vil的負(fù)端、輸入電容Cil的另一端、輸出電容Col的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連，耦合電感Lbl與輔助二極管Dal的接點(diǎn)和耦合電感Laj與二極管Dj的接點(diǎn)是同名端關(guān)系，
[0006]所述簡化通道電路k(k=2，…，η)由阻塞二極管Dik、輸入電容Cik、電感Lk、N_M0S主管Mk、二極管Dk、輸出電容Cok構(gòu)成，光伏子陣列k的正輸出端與阻塞二極管Dik的陽極相連，阻塞二極管Dik的陰極與輸入電壓Vik的正端、輸入電容Cik的一端以及電感Lk的一端相連，電感Lk的另一端與N-MOS主管Mk的漏極以及二極管Dk的陽極相連，二極管Dk的陰極與所述完整通道電路I中的二極管Dl的陰極相連，N-MOS主管Mk的源極與輸出電容Cok的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，光伏子陣列k的負(fù)輸出端與輸入電壓Vik的負(fù)端、輸入電容Cik的另一端、輸出電容Cok的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連；
[0007]所述完整通道電路I和簡化通道電路k (k=2,…，η)還與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器(簡稱:電流控制器)相連，所述電流控制器擁有端口 vcj (j=l，…，η)、端口 VS、端口 vgj、端口 vsj、端口 vgaj、端口vioj、端口 vc,其特征在于:所述電流控制器的端口 vcl與所述輸入電壓Vil的正端相連，所述電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vil的負(fù)端相連，所述電流控制器的端口 vgl與所述N-MOS主管Ml的門極相連，所述電流控制器的端口 vsl與所述N-MOS主管Ml的源極以及所述N-MOS輔助管Mal的源極相連，所述電流控制器的端口 vgal與所述N-MOS輔助管Mal的門極相連，所述電流控制器的端口 viLl接收所述電感LI的電流iLl的檢測信號,所述電流控制器的端口 viol接收所述完整通道電路I的輸出電流iol的檢測信號，所述電流控制器的端口 vck (k=2,…，η)與所述輸入電壓Vik的正端相連，所述電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vik的負(fù)端相連，所述電流控制器的端口 vgk與所述N-MOS主管Mk的門極相連，所述電流控制器的端口 vsk與所述N-MOS主管Mk的源極相連，所述電流控制器的端口 vgak懸空，所述電流控制器的端口 viLk接收所述電感Lk的電流iLk的檢測信號,所述電流控制器的端口 viok接收所述簡化通道電路k的輸出電流iok的檢測信號，所述電流控制器的端口 vc向所述輸入電流可控的DC-DC變換裝置的端口 vc發(fā)送所述功率主回路的輸出總電流信息。
[0008]進(jìn)一步，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器包括輔助電源單元、匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于:所述輔助電源單元能把所述輸入電壓Vij (j=l, "^n)轉(zhuǎn)換成所述匯流通信單元、所述MPPT控制單元、所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元工作所需的電源電壓，
[0009]所述匯流通信單元能根據(jù)所述完整通道電路I以及所述簡化通道電路2至簡化通道電路η的輸出電流iol至ion的檢測信號viol至vion輸出所述功率主回路的輸出總電流信息vc,
[0010]所述MPPT控制單元能根據(jù)所述完整通道電路I以及所述簡化通道電路2至簡化通道電路η中的電感Lj (j=l,…，η)的電流iLj的檢測信號viLj和所述輸入電壓Vij輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj，
[0011]所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元能把所述N-MOS主管Mj (j=l,…，η)的控制信號vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj轉(zhuǎn)換成由所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 Vgj、端口 vsj和端口 vgaj輸出的差分驅(qū)動(dòng)信號。[0012]更進(jìn)一步，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元由采樣保持器lj(j=l，…，η)、采樣保持器2j、乘法器j、延時(shí)電路j、放大器I j、放大器2 j、參考電壓源1」、參考電壓源2」、減法器1」、減法器2」、三角波發(fā)生器1」、三角波發(fā)生器2」、比較器1」、匕匕較器2j組成，其特征在于:所述采樣保持器Ij的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viLj相連，所述采樣保持器Ij的輸出端與所述乘法器j的一個(gè)輸入端以及所述放大器Ij的輸入端相連，所述采樣保持器2j的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj相連，所述采樣保持器2j的輸出端與所述乘法器j的另一個(gè)輸入端相連，所述乘法器j的輸出端與所述減法器Ij的正輸入端以及所述延時(shí)電路j的輸入端相連，所述延時(shí)電路j的輸出端與所述減法器Ij的負(fù)輸入端相連，所述減法器Ij的輸出端與所述參考電壓源Ij的輸入端相連，所述參考電壓源Ij的輸出端與所述減法器2j的負(fù)輸入端相連，所述減法器2j的正輸入端與所述放大器Ij的輸出端相連，所述減法器2j的輸出端與所述放大器2 j的輸入端相連，所述放大器2 j的輸出端與所述比較器Ij的反相輸入端相連，所述三角波發(fā)生器Ij的輸出端與所述比較器Ij的正相輸入端相連，所述比較器Ij輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號vgpj，所述三角波發(fā)生器2j的輸出端與所述比較器2j的正相輸入端相連，所述參考電壓源2j的輸出端與所述比較器2j的反相輸入端相連，所述比較器2j輸出所述N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj ；
[0013]所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元由求和電路組成，其特征在于:所述求和電路的輸入端vj (j=l,…，η)與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj相連，所述求和電路的輸出端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc相連。
[0014]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為:利用分散式的MPPT技術(shù)把復(fù)雜情況下整個(gè)光伏陣列輸出功率的多峰值取全局最大值問題簡化成各光伏子陣列輸出功率的單峰值取最大值問題，提出采用含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路來解決全天候復(fù)雜情況下光伏陣列的全局MPPT問題，實(shí)現(xiàn) 光伏陣列利用率的最大化。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:應(yīng)用于全天候的光伏發(fā)電系統(tǒng)，含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路位于光伏陣列之后、輸入電流可控的DC-DC變換裝置之前，它不但可以準(zhǔn)確、平穩(wěn)、快速地捕獲到復(fù)雜情況下(包括光伏子陣列規(guī)格不同或光伏子陣列規(guī)格相同但局部遮陰、短路、開路等情況)光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)，而且還具有將自身電路中的多余能量回饋給后級輸入電流可控的DC-DC變換裝置的能力，可高效率地實(shí)現(xiàn)光伏陣列利用率的最大化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的功能框圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元的電路圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元的電路圖。【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例
[0022]參考圖1、圖2、圖3和圖4，實(shí)施例由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成。
[0023]如圖1所示，實(shí)施例的功率主回路由完整通道電路I和簡化通道電路2至完整通道電路η組成。實(shí)施例的完整通道電路I由阻塞二極管Di1、輸入電容Ci1、電感LUN-MOS主管Ml、二極管Dl、輔助電容CaUN-MOS輔助管Mal、耦合電感Lal和Lb1、輔助二極管Dal、輸出電容Col構(gòu)成，光伏子陣列I的正輸出端與阻塞二極管Dil的陽極相連，阻塞二極管Dil的陰極與輸入電壓Vil的正端、輸入電容Cil的一端以及電感LI的一端相連，電感LI的另一端與N-MOS主管Ml的漏極以及二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極與輔助電容Cal的一端以及耦合電感Lal的一端相連，耦合電感Lal的另一端與N-MOS輔助管Mal的漏極相連，N-MOS輔助管Mal的源極與耦合電感Lbl的一端(與所述耦合電感Lal的一端是異名端關(guān)系)、N_M0S主管Ml的源極、輔助電容Cal的另一端、輸出電容Col的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，耦合電感Lbl的另一端(與所述耦合電感Lal的另一端是異名端關(guān)系)與輔助二極管Dal的陰極相連，輔助二極管Dal的陽極與光伏子陣列I的負(fù)輸出端、輸入電壓Vil的負(fù)端、輸入電容Cil的另一端、輸出電容Col的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連。實(shí)施例的簡化通道電路k(k=2，…，η)由阻塞二極管Dik、輸入電容Cik、電感Lk、N-M0S主管Mk、二極管Dk、輸出電容Cok構(gòu)成，光伏子陣列k的正輸出端與阻塞二極管Dik的陽極相連，阻塞二極管Dik的陰極與輸入電壓Vik的正端、輸入電容Cik的一端以及電感Lk的一端相連，電感Lk的另一端與N-MOS主管Mk的漏極以及二極管Dk的陽極相連，二極管Dk的陰極與實(shí)施例的完整通道電路I中的二極管Dl的陰極相連，N-MOS主管Mk的源極與輸出電容Cok的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，光伏子陣列k的負(fù)輸出端與輸入電壓Vik的負(fù)端、輸入電容Cik的另一端、輸出電容Cok的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連。
[0024]如圖1所示，實(shí)施例的完整通道電路I和簡化通道電路k (k=2，...，!!)還與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器(簡稱:電流控制器)相連，實(shí)施例的電流控制器擁有端口 vcj (j=2，“.，n)、端口 vs、端口 vgj、端口 vsj、端口 vgaj、端口 viLj、端口 vioj、端口 vc，實(shí)施例的電流控制器的端口 vcl與輸入電壓ViI的正端相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vs與輸入電壓 Vil的負(fù)端相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vgl與N-MOS主管Ml的門極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vsl與N-MOS主管Ml的源極以及N-MOS輔助管Mal的源極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vgal與N-MOS輔助管Mal的門極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 viLl接收電感LI的電流iLl的檢測信號，實(shí)施例的電流控制器的端口viol接收實(shí)施例的完整通道電路I的輸出電流iol的檢測信號，實(shí)施例的電流控制器的端口 vck (k=2, "'n)與輸入電壓Vik的正端相連,實(shí)施例的電流控制器的端口 vs與輸入電壓Vik的負(fù)端相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vgk與N-MOS主管Mk的門極相連，實(shí)施例的電流控制器的端口 vsk與N-MOS主管Mk的源極相連,實(shí)施例的電流控制器的端口 vgak懸空，實(shí)施例的電流控制器的端口 ViLn接收電感Lk的電流iLk的檢測信號，實(shí)施例的電流控制器的端口 viok接收實(shí)施例的簡化通道電路k的輸出電流iok的檢測信號，實(shí)施例的電流控制器的端口 vc向輸入電流可控的DC-DC變換裝置的端口 vc發(fā)送實(shí)施例的功率主回路的輸出總電流信息。
[0025]如圖2所示，實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器包括輔助電源單元、匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元。實(shí)施例的輔助電源單元能把輸入電壓Vij(j=l,…，η)轉(zhuǎn)換成匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元工作所需的電源電壓。實(shí)施例的匯流通信單元能根據(jù)實(shí)施例的完整通道電路I和簡化通道電路2至簡化通道電路η的輸出電流iol至ion的檢測信號viol至vion輸出實(shí)施例的功率主回路的輸出總電流信息vc。實(shí)施例的MPPT控制單元能根據(jù)實(shí)施例的完整通道電路I和簡化通道電路kα=2，...，η)中的電感Lj (j=l，...，!!)的電流iLj的檢測信號viLj和輸入電壓Vij輸出N-MOS主管Mj的控制信號vgpj和N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj。實(shí)施例的MOS管驅(qū)動(dòng)單元接收N-MOS主管Mj的控制信號vgpj和N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj并轉(zhuǎn)換成由實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgj、端口 vsj和端口 vgaj輸出的差分驅(qū)動(dòng)信號。
[0026]如圖3所示，實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元由采樣保持器I j (j=l，…，η)、采樣保持器2j、乘法器j、延時(shí)電路j、放大器I j、放大器2j、參考電壓源I j、參考電壓源2j、減法器I j、減法器2j、三角波發(fā)生器I j、三角波發(fā)生器2j、比較器lj、比較器2j組成。實(shí)施例的采樣保持器Ij的輸入端與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viLj相連，采樣保持器Ij的輸出端與乘法器j的一個(gè)輸入端以及放大器Ij的輸入端相連，采樣保持器2 j的輸入端與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj相連，采樣保持器2j的輸出端與乘法器j的另一個(gè)輸入端相連，乘法器j的輸出端與減法器Ij的正輸入端以及延時(shí)電路j的輸入端相連，延時(shí)電路j的輸出端與減法器Ij的負(fù)輸入端相連，減法器Ij的輸出端與參考電壓源Ij的輸入端相連，參考電壓源Ij的輸出端與減法器2j的負(fù)輸入端相連，減法器2j的正輸入端與放大器Ij的輸出端相連，減法器2j的輸出端與放大器2j的輸入端相連，放大器2j的輸出端與比較器Ij的反相輸入端相連，三角波發(fā)生器Ij的輸出端與比較器Ij的正相輸入端相連，比較器Ij輸出實(shí)施例的N-MOS主管Mj的控制信號Vgpj，三角波發(fā)生器2j的輸出端與比較器2j的正相輸入端相連，參考電壓源2j的輸出端與比較器2j的反相輸入端相連，比較器2j輸出實(shí)施例的N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj。
[0027]如圖4所示，實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元由求和電路組成。實(shí)施例的求和電路的輸入端vj (j=l,…，η)與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj相連，實(shí)施例的求和電路的輸入端與實(shí)施例的具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc相連。
[0028]在具有MPPT功能的多通道電流控制器的控制下，實(shí)施例的通道電路j (即完整通道電路I或簡化通道電路k)始終工作在光伏子陣列j (j = l，...，!!)的最大功率點(diǎn)附近。不同于復(fù)雜情況下整個(gè)光伏陣列的輸出功率特性會(huì)呈現(xiàn)出多峰值狀態(tài)，光伏子陣列的輸出功率特性通常保持單峰值狀態(tài)。因此，只要分別捕獲到光伏子陣列I至光伏子陣列η的最大功率點(diǎn)，即可獲得整個(gè)光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)。捕獲光伏子陣列j的最大功率點(diǎn)的策略如下:當(dāng)檢測到光伏子陣列j當(dāng)前的輸出功率比前一時(shí)刻的輸出功率小(即vpij(n)〈vpij(n-l))時(shí)，通過增大參考電壓源Ij的輸出值Vref I j (η)，令N-MOS主管Mj的控制信號vgpj的占空比增大，使光伏子陣列j的輸出電流變大，從而改變光伏子陣列j后一時(shí)刻的輸出功率。當(dāng)檢測到光伏子陣列j當(dāng)前的輸出功率比前一時(shí)刻的輸出功率大(即vpij(n)>vpij(n-l))時(shí)，通過減小參考電壓源Ij的輸出值Vref Ij (η)，令N-MOS主管Mj的控制信號vgpj的占空比減小，使光伏子陣列j的輸出電流變小，從而改變光伏子陣列j后一時(shí)刻的輸出功率。通過調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)光伏子陣列j當(dāng)前的輸出功率約等于前一時(shí)刻的輸出功率(即VPij (n) ^ vpij (η-1)),達(dá)到光伏子陣列j的最大功率點(diǎn)。此時(shí),通道電路j(即完整通道電路I或簡化通道電路k)工作在開關(guān)狀態(tài)，除了直接地將光伏子陣列j的一部分能量傳送給輸入電流可控的DC-DC變換裝置，還通過由輔助電容Cal、輔助二極管Dal、N-MOS輔助管MaU耦合電感Lal和Lbl組成的輔助電路間接地將光伏子陣列j的另一部分能量也傳送給輸入電流可控的DC-DC變換裝置，實(shí)現(xiàn)能量回饋的功能。
[0029]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù) 本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.一種含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路由功率主回路和具有MPPT功能的多通道電流控制器2部分組成， 所述功率主回路由完整通道電路I和簡化通道電路2至簡化通道電路η組成，所述完整通道電路I由阻塞二極管Dil、輸入電容Cil、電感L1、N-MOS主管Ml、二極管D1、輔助電容Cal、N-MOS輔助管MaU耦合電感Lal和Lbl、輔助二極管Dal、輸出電容Col構(gòu)成，光伏子陣列I的正輸出端與阻塞二極管Dil的陽極相連，阻塞二極管Dil的陰極與輸入電壓Vil的正端、輸入電容Cil的一端以及電感LI的一端相連，電感LI的另一端與N-MOS主管Ml的漏極以及二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極與輔助電容Cal的一端以及耦合電感Lal的一端相連，耦合電感Lal的另一端與N-MOS輔助管Mal的漏極相連，N-MOS輔助管Mal的源極與稱合電感Lbl的一端、N-MOS主管Ml的源極、輔助電容Cal的另一端、輸出電容Col的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，所述耦合電感Lbl的一端與所述耦合電感Lal的一端是異名端關(guān)系，耦合電感Lbl的另一端與輔助二極管Dal的陰極相連，所述耦合電感Lbl的另一端與所述耦合電感Lal的另一端是異名端關(guān)系，輔助二極管Dal的陽極與光伏子陣列I的輸出負(fù)端、輸入電壓Vil的負(fù)端、輸入電容Cil的另一端、輸出電容Col的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連，耦合電感Lbl與輔助二極管Dal的接點(diǎn)和耦合電感Lal與二極管Dl的接點(diǎn)是同名端關(guān)系， 所述簡化通道電路k，k=2,…，η,由阻塞二極管Dik、輸入電容Cik、電感Lk、N-M0S主管Mk、二極管Dk、輸出電容Cok構(gòu)成，光伏子陣列k的正輸出端與阻塞二極管Dik的陽極相連，阻塞二極管Dik的陰極與輸入電壓Vik的正端、輸入電容Cik的一端以及電感Lk的一端相連，電感Lk的另一端與N-MOS主管Mk的漏極以及二極管Dk的陽極相連，二極管Dk的陰極與所述完整通道電路I中的二極管Dl的陰極相連，N-MOS主管Mk的源極與輸出電容Cok的一端、輸出電壓Vo的正端以及輸入電流可控的DC-DC變換裝置的正輸入端相連，光伏子陣列k的負(fù)輸出端與輸入電壓Vik的負(fù)端、輸入電容Cik的另一端、輸出電容Cok的另一端、輸出電壓Vo的負(fù)端以及輸入電流·可控的DC-DC變換裝置的負(fù)輸入端相連， 所述具有MPPT功能的多通道電流控制器擁有端口 vcj，j=l,…，η、端口 vs、端口 vgj、端口 vsj、端口 vgajP viLj、端口 vioj、端口 vc, 所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcl與所述輸入電壓Vil的正端相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vil的負(fù)端相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgl與所述N-MOS主管Ml的門極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vsl與所述N-MOS主管Ml的源極以及所述N-MOS輔助管Mal的源極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgal與所述N-MOS輔助管Mal的門極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 ViLl接收所述電感LI的電流iLl的檢測信號，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viol接收所述完整通道電路I的輸出電流iol的檢測信號，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc向所述輸入電流可控的DC-DC變換裝置的端口 vc發(fā)送所述功率主回路的輸出總電流息， 所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vck，k=2，...，!!，與所述輸入電壓Vik的正端相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vs與所述輸入電壓Vik的負(fù)端相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgk與所述N-MOS主管Mk的門極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vsk與所述N-MOS主管Mk的源極相連，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgak懸空，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 ViLk接收所述電感Lk的電流iLk的檢測信號，所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 viok接收所述簡化通道電路k的輸出電流iok的檢測信號。
2.如權(quán)利要求1所述的含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述具有MPPT功能的多通道電流控制器包括輔助電源單元、匯流通信單元、MPPT控制單元和MOS管驅(qū)動(dòng)單元， 所述輔助電源單元能把所述輸入電壓Vi j，j=l,…，n，轉(zhuǎn)換成所述匯流通信單元、所述MPPT控制單元、所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元工作所需的電源電壓， 所述匯流通信單元能根據(jù)所述完整通道電路I以及所述簡化通道電路2至簡化通道電路η的輸出電流iol至ion的檢測信號輸出所述功率主回路的輸出總電流信息vc， 所述MPPT控制單元能根據(jù)所述完整通道電路I以及所述簡化通道電路2至簡化通道電路η中的電感Lj，j=l，-,η,的電流iLj的檢測信號和所述輸入電壓Vi j輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj, 所述MOS管驅(qū)動(dòng)單元能把所述N-MOS主管Mj，j=l，…，η,的控制信號vgpj和所述N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj轉(zhuǎn)換成由所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vgj、端口 vsj和端口 vgaj輸出的差分驅(qū)動(dòng)信號。
3.如權(quán)利要求2所述的含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的MPPT控制單元由采樣保持器lj，j=l,…，η、采樣保持器2j、乘法器j、延時(shí)電路j、放大器lj、放大器2j、參考電壓源lj、參考電壓源2j、減法器lj、減法器2j、三角波發(fā)生器I j、·三角波發(fā)生器2j、比較器lj、比較器2j組成，所述采樣保持器Ij的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 ViLj相連，所述采樣保持器Ij的輸出端與所述乘法器j的一個(gè)輸入端以及所述放大器Ij的輸入端相連，所述采樣保持器2j的輸入端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vcj相連，所述采樣保持器2j的輸出端與所述乘法器j的另一個(gè)輸入端相連，所述乘法器j的輸出端與所述減法器Ij的正輸入端以及所述延時(shí)電路j的輸入端相連，所述延時(shí)電路j的輸出端與所述減法器Ij的負(fù)輸入端相連，所述減法器Ij的輸出端與所述參考電壓源Ij的輸入端相連，所述參考電壓源Ij的輸出端與所述減法器2j的負(fù)輸入端相連，所述減法器2j的正輸入端與所述放大器Ij的輸出端相連，所述減法器2j的輸出端與所述放大器2j的輸入端相連，所述放大器2j的輸出端與所述比較器Ij的反相輸入端相連，所述三角波發(fā)生器Ij的輸出端與所述比較器Ij的正相輸入端相連，所述比較器Ij輸出所述N-MOS主管Mj的控制信號vgpj，所述三角波發(fā)生器2j的輸出端與所述比較器2j的正相輸入端相連，所述參考電壓源2j的輸出端與所述比較器2j的反相輸入端相連，所述比較器2j輸出所述N-MOS輔助管Maj的控制信號vapj。
4.如權(quán)利要求2和3之一所述的含耦合電感的光伏陣列MPPT接口電路，其特征在于:所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的匯流通信單元由求和電路組成，所述求和電路的輸入端vj，j=l，與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vioj相連,所述求和電路的輸出端與所述具有MPPT功能的多通道電流控制器的端口 vc相連。
【文檔編號】H02M3/155GK203643884SQ201320529152
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】陳怡 , 張 浩, 戚軍, 南余榮 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)