CN105227126A - 一种光伏组件功率优化器及具有该优化器的光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏组件功率优化器及具有该优化器的光伏发电系统，其中，所述光伏发电系统包括：光伏组件功率优化器和汇流箱；所述光伏组件功率优化器，用于光伏组件功率优化与最大功率追踪，多个功率优化器串联作为一组串；所述汇流箱，用于将至少两个组串的所述光伏组件功率优化器并联汇流，并将汇流后的信息以及所述各个优化器的状态信息发送给控制器或远程监控器。采用本发明不但可以提高遮挡条件下的输出功率，同时还可以监控每个组件的工作状态，便于维护。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种光伏组件功率优化器及具有该优化器的光伏发电系统。
背景技术
在光伏发电系统中，阴影问题会造成阵列的输出效率降低，并容易发生热斑现象进而损坏电池。为了避免电池的损坏，现在的光伏电池组件中一般在有几块电池串联电压达到12V，就并联一个二极管，加入二极管后可以避免电池的损坏，但是不能避免多峰问题和阵列的输出效率降低的问题。串联时当有一个被遮挡，这一串与之并联同一二极管的所有电池都会被旁路掉，整串的功率会损失掉。目前，光伏逆变器的通常采用整体最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking，简称MPPT)，这样会大幅提高光伏逆变器系统的遮挡等条件下的输出功率。
然而，在实现所述的光伏发电系统的设计过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中电站型方案把所有串联光伏组件先并联，然后统一进行MPPT最大功率追踪，最大功率追踪不能兼顾所有组串，不能发挥最大效能；不能监控各组件的发电状态，同时如果有部分组件损坏，不能查找和定位。
发明内容
本发明的实施例提供一种光伏组件功率优化器及具有该优化器的光伏发电系统。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明提供的一种光伏组件功率优化器，用于光伏组件功率优化与最大功率追踪；至少两个功率优化器串联作为一组串。
本发明提供的一种光伏发电系统，包括：如上所述光伏组件功率优化器和汇流箱；
所述光伏组件功率优化器，用于光伏组件功率优化与最大功率追踪，多个功率优化器串联作为一组串；
所述汇流箱，用于将至少两个组串的所述光伏组件功率优化器并联汇流，并将汇流后的信息以及所述各个优化器的状态信息发送给控制器或远程监控器。
本发明实施例提供的一种光伏组件功率优化器及具有该优化器的光伏发电系统；通过独立的光伏组件功率优化器实现每个组件的单独的MPPT，并通过特有的通信方式进行通信，实现最大功率追踪MPPT，通过光伏组件功率优化器的的地址设置，实现单独组件发电量和运行状态的远程监控。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种具有光伏组件功率优化器的光伏电系统的电路原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光伏组件功率优化器电路图；
图3为本发明实施例提供的一种光伏电系统中单片机电源电路图；
图4为本发明实施例提供的一种光伏电系统中过压保护电路图；
图5为本发明实施例提供的一种光伏电系统电压爬坡法MPPT图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的一种光伏组件功率优化器及具有该优化器的光伏发电系统进行详细描述。
如图1所示，为本发明提供的一种具有光伏组件功率优化器的光伏发电系统；该光伏发电系统包括：光伏组件功率优化器DC/DC和汇流箱。
所述光伏组件功率优化器，用于光伏组件功率优化与最大功率追踪，多个功率优化器串联作为一组串；
所述光伏组件功率优化器，不用同时采集电压和电流才能求得最大功率，仅采集输出电压，通过爬坡法如图5所示，求的电池组件的最大功率输出；
所述光伏组件功率优化器，不需要串联电阻求的电流，既减小了元器件成本，也减少了优化器的发热，提高了效率；
所述电阻R5、R6为串联分压电阻，所述R5、R6串联连接到输出电压两端，所述R6分压作为输出电压采集输入到CPU的AD采集端口；
所述光伏组件功率优化器，通过特有的频率检波通信方式，实现功率优化器和汇流箱的双向通信和数据传送；
所述特有通信方式，功率优化器通过工作在不同频率下，特性频率下为数字0，正常工作频率下为数字1，把数据传送出去；
所述汇流箱，用于将至少两个组串的所述光伏组件功率优化器并联汇流，并将汇流后的信息以及所述各个优化器的状态信息发送给控制器或远程监控器。
所述特有通信方式，通过汇流箱检测电路，该电路在特定频率发生LC并联谐振，输出电压纹波远大于其它频率；
所述特有通信方式，汇流箱通过谐振电路检测到正常工作频率和特定工作频率下不同的输出电压纹波并通过三极管调理电路，实现模拟量到数字信号的转换，以实现数字量的传送；
需要说明的是，所述汇流箱，包括：监控单元控制板，机箱外壳和母线排；所述母线排和所述光伏组件功率优化器的输出连接；所述光伏组件功率优化器通过母线排并联；所述监控单元控制板通过485和监控中心连接。
还需要说明的是，该光伏发电系统，还可以包括：远程监控系统；所述远程监控系统，用于监控所述光伏组件功率优化器和汇流箱。所述远程监控系统，包括：
汇流箱监控单元和本地监控中心；所述本地监控中心和汇流箱监控单元通过485总线连接；所述监控中心可以通过本地监控扩展网扩展为互联网远程监控中心。
以上所述功率优化器如图2所示，具体可以包括：电阻R1；电容C1-C4；电感L1-L2；MOS管M1-M2；二极管D1-D2和三极管Q1；
所述电感L2的同铭输入端A分别与所述电容C1、C2的连接端相连；所述电感L2另一端a分别与所述MOS管M2的源极以及所述MOS管M1的漏极相连；所述电感L2另一端同铭输入端B与二极管D2阳极相连；所述二极管D2阴极分别与电压源，三极管Q1发射极相连；所述电感L2另一端b接地；
所述电感L1一端和所述电容C1的另一端相连；所述L1的另一端分别与所述MOS管M2的漏极，所述电容C4相连；所述MOS管M2的源极分别与所述MOS管M1的漏极，所述电感L2的端口a相连；所述MOS管M2的门极接驱动信号；所述电容C4另一端分别与所述MOS管M1源极，电池板负极相连；
所述二极管D1阴极和所述电阻R1一端以及Q1的门级相连；所述二极管D1阳极接地；所述电阻R1另一端分别与所述电容C1、C2的连接端，所述三极管Q1集电极相连；所述三极管Q1发射极接分别与所述电容C3一端，所述二极管D2阴极相连；所述电容C3另一端接地。
如图3所示，该光伏发电系统还包括：单片机电源电路；该电路用于为光伏发电系统的单片机提供电源。
如图4所示，该光伏发电系统还包括：过压保护电路；所述过压保护电路包括：电阻R2-R4，二极管D3-D4和三极管Q3；
所述电阻R2、R3的一端与二极管D3的阳极相连；所述三极管Q3的门级与所述电阻R3的另一端相连；所述集电极分别与所述二极管D4以及所述电阻R4的一端相连；所述三极管Q3的发射极接地；所述二极管D3的阴极与所述电容C2一端相连；所述电阻R2另一端与所述电容C2另一端相连。
本发明实施例提供的太阳能光伏组件功率优化器是将太阳能逆变器中的最大功率追踪(MaximumPowerPointTracking；MPPT)运算功能独立出來，安置于每块组件背后，使每块组件可独立进行MPPT追踪，大幅改善传统太阳光电系统在阴影遮挡下导致的功率损失，约可提高系统发电效率25％以上。且系统搭配使用光伏组件功率优化器DC/DC后，可提高输出电压，减少线束成本和线损，也大幅提高系统安全性和可维护性，减少阴影遮挡造成的功率损失，提高发电率。采用远程监控每个组件的发电电压和电流，则可以快速定位任何一块组件损坏；组件电压升压，减少电流密度，节省线缆和减少线损；同时，本发明采用电力线载波通讯方式，不需要专门的电力线载波芯片，成本低，通讯可靠，利于产品化合大规模应用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种光伏组件功率优化器，其特征在于，该光伏组件功率优化器用于光伏组件功率优化与最大功率追踪；至少两个功率优化器串联作为一组串。
2.根据权利要求1所述的光伏组件功率优化器，其特征在于，所述功率优化器包括：电阻R1；电容C1-C4；电感L1-L2；MOS管M1-M2；二极管D1-D2和三极管Q1；
所述电感L2的同铭输入端A分别与所述电容C1、C2的连接端相连；所述电感L2另一端a分别与所述MOS管M2的源极以及所述MOS管M1的漏极相连；所述电感L2另一端同铭输入端B与二极管D2阳极相连；所述二极管D2阴极分别与电压源，三极管Q1发射极相连；所述电感L2另一端b接地；
所述电感L1一端和所述电容C1的另一端相连；所述L1的另一端分别与所述MOS管M2的漏极，所述电容C4相连；所述MOS管M2的源极分别与所述MOS管M1的漏极，所述电感L2的端口a相连；所述MOS管M2的门极接驱动信号；所述电容C4另一端分别与所述MOS管M1源极，电池板负极相连；
所述二极管D1阴极和所述电阻R1一端以及Q1的门级相连；所述二极管D1阳极接地；所述电阻R1另一端分别与所述电容C1、C2的连接端，所述三极管Q1集电极相连；所述三极管Q1发射极接分别与所述电容C3一端，所述二极管D2阴极相连；所述电容C3另一端接地。
3.一种光伏发电系统，其特征在于，该光伏发电系统包括：如上所述权利要求1至2中任意一项光伏组件功率优化器和汇流箱；
所述光伏组件功率优化器，用于光伏组件功率优化与最大功率追踪，多个功率优化器串联作为一组串；
所述汇流箱，用于将至少两个组串的所述光伏组件功率优化器并联汇流，并将汇流后的信息以及各个优化器的状态信息发送给控制器或远程监控器。
4.根据权利要求3所述的光伏发电系统，其特征在于，所述汇流箱，包括：
监控单元控制板，机箱外壳和母线排；所述母线排和所述光伏组件功率优化器的输出连接；所述光伏组件功率优化器通过母线排并联；所述监控单元控制板通过485和监控中心连接。
5.根据权利要求4所述的光伏发电系统，其特征在于，还包括：远程监控系统；所述远程监控系统，用于监控所述光伏组件功率优化器和汇流箱。
6.根据权利要求5所述的光伏发电系统，其特征在于，所述远程监控系统，包括：
汇流箱监控单元和本地监控中心；所述本地监控中心和汇流箱监控单元通过485总线连接。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，该系统还包括：过压保护电路；所述过压保护电路包括：电阻R2-R4，二极管D3-D4和三极管Q3；
所述电阻R2、R3的一端与二极管D3的阳极相连；所述三极管Q3的门级与所述电阻R3的另一端相连；所述集电极分别与所述二极管D4以及所述电阻R4的一端相连；所述三极管Q3的发射极接地；所述二极管D3的阴极与所述电容C2一端相连；所述电阻R2另一端与所述电容C2另一端相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160106 |