CN102237823A - 一种光伏功率优化器 - Google Patents

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翟志强
樊长在
程志光
武卫革
赵志强
王淼
邵卫超
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Abstract

本发明涉及一种光伏功率优化器，属于光伏发电系统应用技术领域。技术方案是包含多路串联并行的电池组件，每一块电池板连接一个带MPPT功能的DC-DC功率优化器，且每个电池板模块的输出在DC-DC功率优化器模块的输入点接入。本发明的有益效果在于：DC/DC功率优化器监控并优化每块光伏电池板的电能，即使阵列中任意一块电池板出现失配问题时，其他电池板仍然能输出最大功率，因而能够补偿因失配问题而产生的发电量损失；DC/DC功率优化器可快速、轻松地安装在太阳能光伏系统中。

Description

一种光伏功率优化器
 
技术领域：
本发明涉及一种光伏功率优化器，属于光伏发电系统应用技术领域。
背景技术：
MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器。太阳能是市场上最有前景的可再生能源之一。光伏系统的投资回报取决于该系统每年的发电量，因此用户需要的光伏系统必须具备高效、可靠和易于维护等特性，从而可以获得最大限度的发电量。在光伏电力系统中，用来实现光伏模块最佳功率的方式为MPPT，目前常见是将所有电池板接到单一的逆变器来执行MPPT。这种方式将MPPT功能交由逆变器集中控制，因而需要大量且复杂的控制运算。在电池板的光照条件一致时，此系统可以正常的工作，但当部分太阳能板出现效能不匹配或阴影遮蔽状况时，此系统的电力效率就会大大降低。目前广泛应用的光伏发电系统，将所有电池模块串并联后直接接到集中型逆变器上，以将电力传送到电网系统。这样的框架结构只能对整个系统的MPPT进行调节，而无法对光伏系统中每一组串的各个电池板进行MPPT追踪控制，那么也就不能保证每块电池板输出最大功率。只要每一组串中的任何一块电池板发生光照遮蔽现象，那么这一组串的其他电池板就会受到影响，输出电压就会被拉到一个不合理的数值上，造成能量损失。
发明内容： 
本发明目的是提供一种光伏功率优化器，保证光伏系统中每个光伏模块都可以最大限度地输出功率，解决当光伏系统受到阴影遮挡时，导致发电量大幅下跌的问题。
本发明的技术方案是：一种光伏功率优化器，包含多路串联并行的电池组件，每一块电池板连接一个带MPPT功能的DC-DC功率优化器，且每个电池板模块的输出在 DC-DC功率优化器模块的输入点接入。
在采用带MPPT功能的DC/DC功率优化器技术的电池板阵列中，每个电池板配置功率优化器，功率优化器进行双重跟踪，一方面，跟踪单一电池板的MPP最大功率点；另一方面，调节电池板的输出电压/电流，以最大限度提高系统能量传送。因此，整个组串具有相同的输出电流，极大减少热斑问题和采用内部旁路模式。
本发明的有益效果在于：DC/DC功率优化器监控并优化每块光伏电池板的电能，即使阵列中任意一块电池板出现失配问题时，其他电池板仍然能输出最大功率，因而能够补偿因失配问题而产生的发电量损失；DC/DC功率优化器可快速、轻松地安装在太阳能光伏系统中。 
附图说明：
图1 为背景技术的光伏发电系统示意图；
图2 为本发明实施例的示意图；
图3为本发明实施例的控制单元示意图；
图中：光伏电池单元1、DC-DC优化器2、MPPT控制单元3、逆变器4、组合单元5、微控制器6、通讯总线7。
具体实施方式：
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种光伏功率优化器，包括多路串联并行的电池组件，每一块电池板连接一个带MPPT功能的DC-DC功率优化器，且每个电池板模块的输出在 DC-DC功率优化器模块的输入点接入。
在采用带MPPT功能的DC/DC功率优化器技术的电池板阵列中，每个电池板配置功率优化器，功率优化器进行双重跟踪，一方面，跟踪单一电池板的MPP（最大功率点）；另一方面，调节电池板的输出电压/电流，以最大限度提高系统能量传送。因此，整个组串具有相同的输出电流，极大减少热斑问题和采用内部旁路模式。
更具体的实施方式：
图2 为本发明专利提供的一种光伏功率优化器的示意图。如图2所示，包括光伏电池单元1、DC-DC优化器2、MPPT控制单元3及逆变器4。其中每个光伏电池单元1都串联一个DC-DC优化器2，且光伏电池单元1的输出端连接DC-DC优化器2的输入端，并串联形成单元5， 且各单元5并联，然后连接到逆变器4的输入端。
由于每个光伏电池单元1都串联一个DC-DC优化器2，且连接MPPT控制单元3，这样可以使单元5中的每个光伏电池单元1都达到最大输出功率，那么就可以提高单元5的整体输出功率。采用此结构的光伏发电系统后，可省略逆变器的DC-DC转换器，使设计大幅简化，例如可简化DSP、微控制器及辅助电路（如信号接口I/O、可编程接口等）的设计与工作负担。同时尺寸会缩小一大半，成本自然也能降低许多。
图3为本发明专利提供的一种光伏功率优化器的控制单元示意图，如图3所示，通过微控制器6采集光伏电池组件1的电压VDC、电流Iin、DC-DC优化器的输出电压VO数据，可以使因电池组件的差异所造成的输出功率不一致性得到根本的解决，保证系统输出功率最大，通过通讯总线7与计算机进行通讯，具有友好的人机界面。

Claims (2)

1.一种光伏功率优化器，其特征在于包含多路串联并行的电池组件，每一块电池板连接一个带MPPT功能的DC-DC功率优化器，且每个电池板模块的输出在 DC-DC功率优化器模块的输入点接入。
2.根据权利要求1所述之光伏功率优化器，其特征在于在采用带MPPT功能的DC/DC功率优化器技术的电池板阵列中，每个电池板配置功率优化器，功率优化器进行双重跟踪，一方面，跟踪单一电池板的MPP最大功率点；另一方面，调节电池板的输出电压/电流，以最大限度提高系统能量传送。
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