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更新時間：2024.12.28
直流模塊式建筑集成光伏系統(tǒng)的拓撲研究

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在建筑集成光伏(building integrated photovoltaic,BIPV)系統(tǒng)中,光伏組件作為具有發(fā)電能力的表面建筑材料,通常有不同的安裝方向和角度,且易受到周圍建筑物等形成的局部陰影影響,而采用常規(guī)的集中式、串式和多串式技術(shù)的電氣結(jié)構(gòu)由于系統(tǒng)最大功率點跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)以光伏組件串或陣列為單位,難于獲得高的能量變換效率,甚至可能形成熱斑,導致光伏組件的不可逆損壞。為了解決上述問題,該文提出了一種直流模塊式BIPV,該系統(tǒng)以將光伏組件、具有MPPT功能的高增益DC-DC變換器和表面建筑材料集成為一體的光伏直流建筑模塊為核心,降低了系統(tǒng)成本,且每個光伏組件具有獨立的MPPT,增強了系統(tǒng)抗陰影能力。論述了光伏直流建筑模塊其拓撲設(shè)計的原則,比較分析了一族候選拓撲的性能,選擇了一種適合的有源箝位型電流饋入的半橋變換拓撲做為光伏直流建筑模塊中的集成DC-DC變換器,構(gòu)建了直流模塊式系統(tǒng)的實驗原型,驗證了系統(tǒng)的可行性。

直流模塊式建筑集成光伏系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制

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直流模塊式建筑集成光伏(building integrated photo-voltaic,BIPV)系統(tǒng)由大量并聯(lián)于直流母線的光伏直流建筑模塊和集中逆變模塊構(gòu)成,具有能量轉(zhuǎn)化效率高、可擴展性和可維護性好等優(yōu)勢,適合于建筑集成應用。然而在直流模塊式BIPV系統(tǒng)中,每個光伏直流建筑模塊的輸出能量隨著光照、溫度等因素變化,具有較強的隨機性,同時大量光伏直流建筑模塊的并聯(lián)進一步增加了系統(tǒng)內(nèi)部能量流的復雜性,因此需要協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中大量的光伏直流建筑模塊和集中逆變模塊,保證系統(tǒng)能量平衡和穩(wěn)定運行。該文首先分析了直流模塊式BIPV系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的原理,提出一種基于直流母線電壓恒定的協(xié)調(diào)控制策略;建立適用于系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器分析和設(shè)計的精確動態(tài)模型,給出一種系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計方法;并通過實驗驗證了所提出的協(xié)調(diào)控制策略的有效性。

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