CN109787290B - 光伏系统及其控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种光伏系统及其控制电路和控制方法，所述光伏系统包括至少一个光伏优化器，本发明实施例通过检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号，以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动状态，由此，可以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，提高了通信的可靠性，减小了系统的制造成本。

Description

光伏系统及其控制电路和控制方法

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，更具体地，涉及一种光伏系统及其控制电路和控制方法。

背景技术

图1是现有技术的光伏系统的示意图。如图1所示，光伏组件11的输出端通过并联旁路二极管D串联连接至逆变器13。在光伏系统中，当逆变器由于紧急情况停止工作时，若光伏组件仍继续输送功率，由于逆变器无法接收能量，因此能量被储存在逆变器的直流母线电压上，这导致逆变器的直流母线电压迅速上升，很可能对人身造成严重伤害。

针对上述问题，传统的解决方法是，在逆变器停止工作时，采用无线通讯控制器实现远程关断的功能，即切断逆变器与光伏组件的连接。但是额外的无线通讯控制器增加了系统成本，并且通行过程中存在速率慢、误码等不确定因素，降低了通信的可靠性。

发明内容

有鉴于此,本发明实施例提供一种光伏系统及其控制电路和控制方法，以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，提高通信的可靠性，减小系统的制造成本。

第一方面，本发明实施例提供一种控制电路，用于光伏系统，所述光伏系统包括至少一个光伏优化器，所述光伏优化器的输入端耦接至光伏组件，输出端串联连接至逆变器的输入端口之间，所述控制电路包括：

第一输出电流检测电路，被配置为检测所述光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲；

参考电压设置电路，被配置为根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动状态。

进一步地，所述控制电路还包括：

电压控制环路，用于根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号控制所述光伏优化器的功率级电路；

其中，所述光伏优化器的功率级电路的开关频率大于所述逆变器的功率级电路的开关频率。

进一步地，所述参考电压设置电路被配置为响应于在预定时间段持续接收到所述检测脉冲，控制所述输出电压参考信号从低压阈值逐渐上升，以使得所述光伏优化器启动工作，其中，所述低压阈值不小于0。

进一步地，所述控制电路还包括：

第二输出电流检测电路，被配置为响应于所述光伏优化器的输出电流小于第一阈值输出无效的使能信号；

所述参考电压设置电路还被配置为响应于所述使能信号切换为无效且在预定时间内未接收到所述检测脉冲，将所述输出电压参考信号逐渐减小至低压阈值，以使得所述光伏优化器处于待启动状态。

进一步地，所述第二输出电流检测电路还被配置为响应于所述光伏优化器的输出电流不小于所述第一阈值输出有效的使能信号；

所述第一输出电流检测电路被配置为响应于所述使能信号维持有效停止检测所述光伏优化器的输出电流。

进一步地，所述控制电路还包括：

直流电压检测电路，被配置为在所述逆变器启动时检测所述逆变器的直流母线电压，并根据所述直流母线电压生成固定导通时间信号，控制所述逆变器的功率级电路在每个开关周期导通固定时间，以产生脉冲电流。

进一步地，所述第一输出电流检测电路被配置为检测所述光伏优化器的输出电流，并在所述光伏优化器的输出电流大于第二阈值时输出对应的检测脉冲。

进一步地，所述参考电压设置电路被配置为在所述光伏优化器的输出电流上升至第一阈值前响应于所述检测脉冲丢失，控制所述输出电压参考信号逐渐下降至低压阈值，以使得所述光伏优化器处于待启动状态。

进一步地，所述第一输出电流检测信号被配置为响应于所述使能信号切换为无效，检测所述光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲。

第二方面，本发明实施例提供一种光伏系统，包括：

逆变器，

至少一个光伏优化器，所述光伏优化器的输入端耦接至光伏组件的输出端，输出端串联连接在所述逆变器的输入端口之间；以及

如上所述的控制电路。

第三方面，本发明实施例提供一种控制方法，用于控制光伏系统，所述光伏系统包括至少一个光伏优化器，所述光伏优化器的输入端耦接至光伏组件，输出端串联连接至逆变器的输入端口之间，所述控制方法包括：

检测所述光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲；

根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态。

进一步地，所述方法还包括：

根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制所述光伏优化器的功率级电路以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态。

进一步地，根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号包括：

响应于所述光伏优化器的输出电流小于第一阈值，输出无效的使能信号；

响应于所述使能信号切换为无效且在预定时间内未接收到所述检测脉冲，将所述输出电压参考信号逐渐减小至低压阈值，以使得所述光伏优化器处于待启动状态。

进一步地，根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号包括：

响应于所述光伏优化器的输出电流大于第二阈值，输出对应的检测脉冲；

响应于在预定时间段持续接收到所述检测脉冲，将所述输出电压参考信号从低压阈值逐渐上升，以使得所述光伏优化器启动工作，其中，所述低压阈值不小于0。

本发明实施例通过检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号，根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制所述光伏优化器的功率级电路以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态，由此，可以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，提高了通信的可靠性，减小了系统的制造成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术的光伏系统的示意图；

图2是本发明实施例的光伏系统的示意图；

图3是本发明实施例的光伏系统的电路图；

图4是本发明实施例的控制电路的电路图；

图5-图7是本发明实施例的光伏系统的工作波形图；

图8是本发明实施例的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图2是本发明实施例的光伏系统的示意图。如图2所示，本实施例的光伏系统2包括至少一个光伏优化器22和逆变器23。光伏优化器22的输入端分别耦接至对应的光伏组件21的输出端，光伏优化器22的输出端串联连接在逆变器23的输入端口之间。其中，光伏组件21和光伏优化器22被配置为将太阳能转化而来的直流电能输出至逆变器23。逆变器23被配置为将直流电能转换为交流电能输出至电网24。

在本实施例中，通过检测光伏优化器22的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据该检测脉冲调节输出电压参考信号以使得光伏优化器22启动工作或处于待启动状态。其中，输出电压参考信号用于表征光伏优化器22的输出电压的期望值。光伏优化器22处于待启动状态时，其输出电压基本维持在低压阈值。其中，低压阈值不小于0，低压阈值根据光伏系统的实际情况进行设置。

在一种可选的实现方式中，根据输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制光伏优化器22的功率级电路，从而使得光伏优化器22启动工作或处于待启动状态。其中，输出电压反馈信号用于表征光伏优化器22的输出电压。

由此，本实施例通过检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号，根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制所述光伏优化器的功率级电路以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动状态，由此，可以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，提高了通信的可靠性，减小了系统的制造成本。

在一种可选的实现方式中，光伏优化器22可以受控工作在直通模式和开关模式下以有效识别光伏系统2的最大功率点。其中，在光伏优化器22的功率级电路的占空比为1时，光伏逆变器工作在直通模式，在光伏优化器22的功率级电路的占空比小于1时，光伏逆变器22工作在开关模式。具体地，光伏优化器22工作在直通模式跟踪逆变器23的输入电压，逆变器23调节其输入电压以跟踪光伏系统2的最大功率点。容易理解，逆变器23的输入电压为光伏优化器22的输出电压之和。光伏优化器22工作在开关模式跟踪光伏组件21的输出电压以跟踪光伏系统2的最大功率点。容易理解，光伏组件21的输出电压为对应的光伏优化器22的输入电压。

在一种可选的实现方式中，根据光伏优化器22的输入电压、输出电压和输出电流的变化调节与光伏优化器22的输入电压对应的输入电压参考信号，光伏优化器22接收更新后的输入电压参考信号以改变其最大功率点，从而追踪光伏系统2的最大功率点。本实施例中，可以采取多种方式实现对输入电压参考信号的调节，比如获取输入电压参考信号的调节方向，如增大或减小；或者获取输入电压参考信号的目标电压，再将输入电压参考信号调节至所述目标电压。可选的，光伏优化器22工作在直通模式时，根据光伏优化器22的输出电压(也即逆变器23的输入电压)的变化调节输入电压参考信号。光伏优化器22工作在开关模式时，根据光伏优化器22的输入电压的变化调节输入电压参考信号。可选的，光伏优化器22还受控工作在限压模式，逆变器23调节光伏优化器22的输出功率以跟踪光伏系统2的最大功率点。

由此，本实施例通过跟踪光伏优化器的输入电压和/或逆变器的输入电压以跟踪系统的最大功率点，由此，可以使得光伏优化器和逆变器协同工作以实现对光伏系统的最大功率点的有效识别和跟踪，从而实现在光伏组件存在局部阴影时提高光伏系统的输出功率。

图3是本发明实施例的光伏系统的电路图。如图3所示，本实施例的光伏系统3包括光伏优化器31、控制电路32和逆变器33。其中，光伏优化器31包括功率级电路311。逆变器33包括功率级电路331和逆变电路332。其中，多个光伏优化器的功率级电路311的输出端串联连接在功率级电路331的输入端口之间。功率级电路311包括电感L1、功率开关Q1和Q2，功率级电路331包括电感L2、功率开关Q3和Q4。控制电路32包括控制器321和控制器322。控制器321用于根据光伏优化器的输出电流、输出电压和输入电压生成功率开关Q1和Q2的控制信号HG和LG以控制功率开关的导通和关断。控制器322用于控制功率开关Q3和Q4的导通和关断。应理解，开关Q1-Q4采用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。但是，其它类型的电控开关器件，例如，双极性晶体管(BJT)以及绝缘栅型晶体管(IGBT)也均可以作为本实施例的开关。

在本实施例中，控制电路32用于控制功率级电路331和功率级电路311的功率开关的导通和关断，以实现光伏优化器31和逆变器32之间的通信，从而实现光伏系统3的自动关断和启动。

可选的，控制器322被配置为在逆变器33启动时检测逆变器33的直流母线电压Bus，并根据直流母线电压Bus输出固定导通时间信号，以控制功率级电路331在每个开关周期导通固定时间，从而产生脉冲电流。由此，控制器321可以通过检测光伏优化器31的输出电流Io输出对应的检测脉冲，根据该检测脉冲调节输出电压参考信号，并根据输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号HG和LG控制功率级电路311，以调节光伏优化器的输出电压Vo，进而使得光伏优化器31启动工作。在逆变器33停止工作时，光伏优化器31的输出电流逐渐减小至0，控制器321响应于未检测到检测脉冲，调节输出电压参考信号，并根据输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号HG和LG控制功率级电路311，以调节光伏优化器的输出电压Vo，进而使得光伏优化器31处于待启动状态。可选的，控制器321用于检测光伏优化器31的输出电流，并在光伏优化器31的输出电流大于第二阈值时输出对应的检测脉冲。在本实施例中，光伏优化器31处于待启动状态时，其输出电压基本维持在低压阈值。其中，低压阈值不小于0。

在一种可选的实现方式中，控制器321响应于在预定时间段内持续接收到检测脉冲，控制输出电压参考信号从低压阈值逐渐上升，以控制光伏优化器的输出电压Vo逐渐上升，进而使得光伏优化器31启动工作。具体地，控制器321响应于在预定时间段内的每个开关周期均能够接收到检测脉冲，控制输出电压参考信号在该预定时间段内从低压阈值逐渐上升至高压阈值，以使得光伏优化器的输出电压Vo逐渐上升至接近或等于高压阈值，光伏优化器31启动工作。容易理解，高压阈值根据光伏优化器31正常工作时的输出电压设置。

在一种可选的实现方式中，控制器321被配置为响应于光伏优化器31的输出电流Io小于第一阈值输出无效的使能信号，响应于光伏优化器31的输出电流Io不小于第一阈值输出有效的使能信号。控制器321用于在使能信号切换为无效且在预定时间内未检测到检测脉冲时，将输出电压参考信号逐渐减小至低压阈值，以使得光伏优化器31处于待启动状态。

在一种可选的实现方式中，控制器321被配置为在光伏优化器31启动过程中响应于检测脉冲丢失，控制输出电压参考信号从当前值逐渐下降至低压阈值，以使得光伏优化器31处于待启动状态，其中所述当前值大于所述低压阈值。具体地，控制器321被配置为在光伏优化器的输出电流上升至第一阈值前，在某个开关周期未接收到检测脉冲，控制输出电压参考信号从当前值逐渐下降，以使得光伏优化器31处于待启动状态，从而可以防止逆变器33的误启动，提高了通信的可靠性。

本发明实施例通过检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据检测脉冲调节输出电压参考信号，根据输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制光伏优化器的功率级电路以使得光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态，由此，可以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，同时，提高了通信的可靠性，减小了系统的制造成本。

图4是本发明实施例的控制电路的电路图。如图4所示，控制电路32中的控制器321包括第一输出电流检测电路41、参考电压设置电路42和电压控制环路43。其中，第一输出电流检测电路41被配置为检测光伏优化器31的输出电流Io，根据光伏优化器31的输出电流Io生成脉冲检测信号Hs，并根据脉冲检测信号Hs输出对应的检测脉冲P。参考电压设置电路42被配置为根据检测脉冲P调节输出电压参考信号Vo_ref以使得光伏优化器31启动工作或处于待启动状态。电压控制环路43用于根据输出电压参考信号Vo_ref和输出电压反馈信号Vo_fb生成控制信号HG和控制信号LG控制功率级电路311中的功率开关Q1和Q2，以调节光伏优化器31的输出电压Vo，进而使得光伏优化器31启动工作或处于待启动状态。其中，输出电压参考信号Vo_ref用于表征光伏优化器的输出电压Vo的期望值。输出电压反馈信号Vo_fb用于表征光伏优化器的输出电压Vo。

其中，电压控制环路43包括第一误差信号生成电路4a、电压调节器4b、第二误差生成电路4c、电流调节器4d以及PWM生成电路4e。第一误差信号生成电路4a用于根据输出电压参考信号Vo_ref与输出电压反馈信号Vo_fb生成第一误差信号Vo_err。电压调节器4b被配置为根据第一误差信号Vo_err获取电流参考信号Vc。第二误差信号生成电路4c根据电流参考信号Vc和用于表征输出电流Io的输出电流反馈信号Io_fb输出第二误差信号Io_err，PWM生成电路4e用于根据电流调节器4d处理过的第二误差信号Io_err生成光伏优化器31的功率级电路311中的功率开关Q1和Q2的控制信号HG和LG。由此，在本实施例中，可以根据输出电压参考信号Vo_ref和输出电压反馈信号Vo_fb生成的控制信号HG和LG控制功率级电路311中的功率开关Q1和Q2，使得光伏优化器的输出电压趋近于输出电压参考信号，以使得光伏优化器启动工作或处于待启动状态。

在一种可选的实现方式中，控制器322包括直流电压检测电路(图中未示出)。直流电压检测电路被配置为在逆变器33启动时检测逆变器33的直流母线电压Bus，并根据直流母线电压Bus输出固定导通时间信号，以控制逆变器33的功率级电路331在每个开关周期导通固定时间，从而产生脉冲电流。其中，光伏优化器31中的电感感值远低于逆变器33中的电感感值，并且光伏优化器31中的功率级电路311的开关频率远高于逆变器33中的功率级电路331的开关频率，因此在电压控制环路43作用下，光伏优化器31的电流变化的响应速度远高于逆变器33的电感电流的上升斜率。因此，光伏优化器31可以通过电压控制环路43保持其电感电流跟踪逆变器33的电感电流。由此，在逆变器33启动时，由于逆变器33中的功率级电路在每个开关周期导通固定时间，以在每个开关周期产生脉冲电流，由此，在光伏系统的启动过程中，光伏优化器31在每个开关周期具有脉冲电流。第一输出电流检测电路41可以通过检测光伏优化器31的输出电流Io输出对应的检测脉冲P。参考电压设置电路42根据检测脉冲P调节输出电压参考信号Vo_ref。电压控制环路43根据输出电压参考信号Vo_ref和输出电压反馈信号Vo_fb生成控制信号HG和LG控制光伏优化器31的功率级电路311，使得光伏优化器31的输出电压Vo趋近于输出电压参考信号Vo_ref，以使得光伏优化器31启动工作。

在逆变器33停止工作时，光伏优化器31的输出电流Io逐渐减小至0，参考电压设置电路42响应于在一个时间段内未检测到检测脉冲P调节输出电压参考信号Vo_ref。电压控制环路43根据输出电压参考信号Vo_ref和输出电压反馈信号Vo_fb生成控制信号HG和LG控制光伏逆变器的功率级电路，使得光伏优化器31的输出电压Vo趋近于输出电压参考信号Vo_ref，以使得光伏优化器处于待启动状态。可选的，第一输出电流检测电路41用于检测光伏优化器的输出电流Io，并在光伏优化器的输出电流Io大于第二阈值时生成有效的脉冲检测信号Hs，并输出对应的检测脉冲P。

在一种可选的实现方式中，参考电压设置电路42被配置为响应于在预定时间段内持续接收到检测脉冲P(也即在预定时间段内的每个开关周期均能够接收到检测脉冲P)，控制输出电压参考信号Vo_ref从低压阈值逐渐上升至高压阈值，使得光伏优化器31的输出电压Vo逐渐上升至接近或等于高压阈值，以使得光伏优化器启动工作。其中，低压阈值不小于0。

在一种可选的实现方式中，控制器321还包括第二输出电流检测电路44。第二输出电流检测电路44配置为响应于光伏优化器31的输出电流Io小于第一阈值输出无效的使能信号Rsd_en，响应于光伏优化器31的输出电流Io不小于第一阈值输出有效的使能信号Rsd_en。参考电压设置电路42被配置为在使能信号Rsd_en切换为无效且在预定时间内未检测到检测脉冲P，将输出电压参考信号Vo_ref逐渐减小至低压阈值，使得光伏优化器31的输出电压Vo逐渐下降至接近或等于低压阈值，以使得光伏优化器处于待启动状态。

在一种可选的实现方式中，参考电压设置电路42被配置为在光伏优化器31启动过程中响应于检测脉冲P丢失(也即在光伏优化器的输出电流增大至第一阈值之前在某个开关周期未检测到检测脉冲P)，控制输出电压参考信号Vo_ref从当前值逐渐下降至低压阈值，使得光伏优化器31的输出电压Vo逐渐下降至接近或等于低压阈值，以使得光伏优化器31处于待启动工作状态。

在一种可选的实现方式中，第一输出电流检测电路41被配置为响应于使能信号Rsd_en维持有效，停止检测光伏优化器的输出电流Io，并维持脉冲检测信号Hs为高电平。第一输出电流检测电路41还被配置为响应于使能信号Rsd_en切换为无效，开始检测光伏优化器的输出电流Io以输出对应的检测脉冲。由此，可以节约能源。

本发明实施例通过检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据检测脉冲调节输出电压参考信号，根据输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制光伏优化器的功率级电路以使得光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态，由此，可以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，同时，提高了通信的可靠性，减小了系统的制造成本。

在一种可选的实现方式中，控制器321还用于控制光伏优化器追踪光伏系统的最大功率点。控制器321还包括MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点追踪控制电路)45。电压控制环路43还包括第三误差生成电路4f和最小值检测电路4g。MPPT45被配置为根据光伏优化器的输入电压Vin、输出电压Vo和输出电流Io的变化调节与输入电压Vin相对应的输入电压参考信号Vin_ref，以跟踪光伏系统的最大功率点。第三误差信号生成电路4f用于根据输入电压参考信号Vin_ref与用于表征输入电压Vin的输入电压反馈信号Vin_fb生成第三误差信号Vin_err。最小值检测电路4g被配置为比较第三误差信号Vin_err和第一误差信号Vo_err的大小，并获取两者的最小值输出至电压调节器4b中。PWM生成电路4e根据经电压调节器4b、第二误差信号生成电路4c和电流调节器4d处理过的最小值生成光伏优化器中的功率开关的控制信号HG和LG，并输出控制信号HG的占空比至MPPT45。由此，在本实施例中，可以通过光伏优化器的输入电压环路来调节功率变换器的占空比，也可以通过光伏优化器的输出电压环路来调节功率变换器的占空比，从而追踪光伏系统的最大功率点。

在本实施例中，在输入电压参考信号Vin_ref低于光伏优化器的输入电压Vin时，光伏优化器的输入电压环路开环工作，使得光伏优化器中的功率开关Q1(也即主功率管)一直保持导通，也即功率变换器的占空比duty为1。在输入电压参考信号Vin_ref高于光伏优化器的输入电压Vin时，光伏优化器的输入电压环路闭环工作，使得光伏优化器中的功率开关Q1和Q2交替导通，也即功率变换器的占空比duty小于1。由此，在一种可选的实现方式中，MPPT45通过检测光伏优化器中的功率开关Q1的占空比duty，以确定光伏优化器的工作模式。

在功率开关Q1的占空比duty为1时，光伏优化器12工作在直通模式。在直通模式下，光伏优化器跟踪逆变器的输入电压(也即光伏优化器的输出电压Vo)，逆变器通过调节其输入电压以跟踪系统的最大功率点。此时，功率开关Q1在一直导通，光伏优化器的输入电压和输出电压近似相等。在一种可选的实现方式中，在直通模式下，光伏优化器被配置为根据逆变器的输入电压(也即光伏优化器的输出电压Vo)的变化调节输入电压参考信号Vin_ref，以追踪光伏系统的最大功率点。

在功率开关Q1的占空比duty小于1时，光伏优化器工作在开关模式。在开关模式下，光伏优化器通过跟踪光伏组件的输出电压(也即光伏优化器的输入电压Vin)以跟踪光伏系统的最大功率点。也就是说，光伏优化器被配置为根据光伏优化器的输入电压Vin的变化调节输入电压参考信号Vin_ref，以追踪最大功率点。

在光伏优化器的输出电压不小于最大电压预设值时，光伏优化器工作在限压模式。其中，光伏优化器工作在限压模式以将光伏优化器的输出电压限制在最大输出电压预设值，逆变器通过调节光伏优化器的输出功率(例如抽取电流)以跟踪所述系统的最大功率点。可选的，在光伏优化器工作在限压模式时，参考电压设置电路42配置为将输出电压参考信号Vo_ref设置为最大输出电压预设值。

本实施例通过跟踪光伏优化器的输入电压和/或逆变器的输入电压以跟踪系统的最大功率点，由此，可以使得光伏优化器和逆变器协同工作以实现对光伏系统的最大功率点的有效识别和跟踪，从而实现在光伏组件存在局部阴影时提高光伏系统的输出功率。

图5-图7是本发明实施例的光伏系统的工作波形图。图5是本发明实施例的光伏系统自动关断过程的工作波形图。如图5所示，在t0-t1时刻，光伏系统正常工作，光伏优化器的输出电流Io和逆变器的电流IL_i保持基本稳定。在t1时刻，由于逆变器停止工作，光伏优化器的输出电流Io和逆变器的电流IL_i开始下降。在t2时刻，光伏优化器的输出电流Io下降到小于第一阈值Ith1，使能信号Rsd_en切换为无效，第一输出电流检测电路41受控开始检测光伏优化器的输出电流。如图5所示，在t2时刻-t3时刻，光伏优化器的输出电流Io持续下降，同时在t3时刻光伏优化器的输出电流Io下降到小于第二阈值Ith2，脉冲检测信号Hs切换为低电平。由此，在t3时刻，参考电压设置电路42使得输出电压参考信号Vo_ref由正常工作下的高压阈值Vref_max逐渐减小至低压阈值Vref_min(t4时刻减小至低压阈值Vref_min，低压阈值Vref_min不小于0)，使得电压控制环路43控制光伏优化器的功率级电路以将光伏优化器的输出电压减小至接近或等于低压阈值Vref_min，从而在逆变器停止工作时，切断逆变器与光伏组件的连接，光伏优化器处于待启动状态。

由此，在本实施例中，通过检测光伏优化器的输出电流，并基于光伏优化器的输出电流的变化实现光伏优化器和逆变器之间的通信，从而在逆变器停止工作时切断逆变器与光伏组件的连接，以实现光伏系统的自动关断。由此，本实施例在不采用通信模块的情况下实现了光伏系统的自动关断，减小了光伏系统的成本，提高了通信的可靠性。

图6是本发明实施例的光伏系统自动启动过程的工作波形图。如图6所示，在t5时刻，逆变器启动，直流电压检测电路检测逆变器的直流母线电压Bus，并根据直流母线电压Bus输出固定导通时间信号，以控制逆变器的功率级电路在每个开关周期导通固定时间，从而产生脉冲电流IL_i。如图6所示，第一输出电流检测电路41检测光伏优化器的输出电流Io，并在光伏优化器的输出电流Io大于第二阈值Ith2时输出检测脉冲(如图中所示的检测脉冲P1、P2、P3)。参考电压设置电路42响应于在连续接收到检测脉冲(图示中t5-t8时刻内每个开关周期均接收到检测脉冲)，控制输出电压参考信号Vo_ref从低压阈值Vref_min逐渐上升至高压阈值Vref_max，以使得电压控制环路43控制光伏优化器的功率级电路以将光伏优化器的输出电压增大至接近或等于高压阈值Vref_max。由此，逆变器在光伏优化器的输出电压增大至Vref_max后正常抽取电流，以逐渐增大光伏优化器的输出电流Io，直至在t10时刻光伏优化器的输出电流增大到大于第一阈值Ith1，使能信号Rsd_en切换为有效，光伏系统开始正常工作。

可选的，在本实施例中，第一阈值Ith1大于第二阈值Ith2，第一输出电流检测电路41响应于使能信号Rsd_en维持有效停止检测光伏优化器的输出电流Io，并将脉冲检测信号Hs维持为高电平，响应于使能信号Rsd_en切换为无效开始检测光伏优化器的输出电流，并根据光伏优化器的输出电流Io输出检测脉冲。由此，可以节约能源。

由此，在本实施例中，通过检测光伏优化器的输出电流，并基于光伏优化器的输出电流的变化实现光伏优化器和逆变器之间的通信，从而在逆变器启动工作时建立逆变器与光伏组件的连接，以实现光伏系统的自动启动。由此，本实施例在不采用通信模块的情况下实现了光伏系统的自动启动，减小了光伏系统的成本，提高了通信的可靠性。

图7是本发明实施例的光伏系统自动启动过程的工作波形图。如图7所示，在t0'时刻，逆变器启动，直流电压检测电路检测逆变器的直流母线电压Bus，并根据直流母线电压Bus输出固定导通时间信号，以控制逆变器的功率级电路在每个开关周期导通固定时间，从而产生脉冲电流IL_i。如图7所示，第一输出电流检测电路41检测光伏优化器的输出电流Io，并在光伏优化器的输出电流Io大于第二阈值Ith2时输出检测脉冲(如图中所示的检测脉冲P4)。参考电压设置电路42响应于在连续接收到检测脉冲，控制输出电压参考信号Vo_ref从低压阈值Vref_min逐渐上升。但是，在光伏逆变器的启动过程中(也即在光伏逆变器的输出电流增大至第一阈值之前)，在t2'-t3'时刻检测的光伏优化器的输出电流小于第二阈值Ith2，也即在该开关周期中，检测脉冲丢失，则参考电压设置电路42控制输出电压参考信号Vo_ref从当前值逐渐下降，以使得光伏优化器处于待启动状态，由此，可以防止逆变器的误启动，保证了光伏系统的通信可靠性。

图8是本发明实施例的控制方法的流程图。如图8所示，本实施例的控制方法包括以下步骤：

步骤S100，检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲。在一种可选的实现方式中，检测光伏优化器的输出电流并在光伏优化器的输出电流大于第二阈值时输出对应的检测脉冲。

步骤S200，根据检测脉冲调节输出电压参考信号以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动状态。其中，输出电压参考信号用于表征光伏优化器的输出电压的期望值。

在一种可选的实现方式中，响应于在预定时间段持续接收到检测脉冲，控制输出电压参考信号从低压阈值逐渐上升，以使得光伏优化器启动工作。其中，低压阈值不小于0。

在一种可选的实现方式中，在光伏优化器的输出电流小于第一阈值输出无效的使能信号，响应于使能信号切换为无效且在于预定时间内未接收到检测脉冲，将输出电压参考信号逐渐减小至低压阈值，以使得光伏优化器处于待启动状态。

在一种可选的实现方式中，在所述光伏优化器启动过程中响应于检测脉冲丢失，控制输出电压参考信号逐渐下降至低压阈值，以使得光伏优化器处于待启动状态。

在一种可选的实现方式中，根据输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制光伏优化器的功率级电路以使得光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态。其中，输出电压反馈信号用于表征光伏优化器的输出电压。

在一种可选的实现方式中，本实施例的控制方法还包括：在逆变器启动时检测逆变器的直流母线电压，并根据直流母线电压生成固定导通时间信号，控制逆变器的功率级电路在每个开关周期导通固定时间，以产生脉冲电流，从而使得光伏优化器的输出电流存在脉冲。

本发明实施例通过检测光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲，并根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号，根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制所述光伏优化器的功率级电路以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态，由此，可以通过电信号的传输实现电路之间的通信，使得光伏系统具有自动关断和启动的功能，提高了通信的可靠性，减小了系统的制造成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种控制电路，用于光伏系统，所述光伏系统包括至少一个光伏优化器，所述光伏优化器的输入端耦接至光伏组件，输出端串联连接至逆变器的输入端口之间，所述控制电路包括：

第一输出电流检测电路，被配置为检测所述光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲；

参考电压设置电路，被配置为根据所述检测脉冲和低压阈值调节输出电压参考信号以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动状态。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：

电压控制环路，用于根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号控制所述光伏优化器的功率级电路；

其中，所述光伏优化器的功率级电路的开关频率大于所述逆变器的功率级电路的开关频率。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述参考电压设置电路被配置为响应于在预定时间段持续接收到所述检测脉冲，控制所述输出电压参考信号从低压阈值逐渐上升，以使得所述光伏优化器启动工作，其中，所述低压阈值不小于0。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：

第二输出电流检测电路，被配置为响应于所述光伏优化器的输出电流小于第一阈值输出无效的使能信号；

所述参考电压设置电路还被配置为响应于所述使能信号切换为无效且在预定时间内未接收到所述检测脉冲，将所述输出电压参考信号逐渐减小至低压阈值，以使得所述光伏优化器处于待启动状态。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第二输出电流检测电路还被配置为响应于所述光伏优化器的输出电流不小于所述第一阈值输出有效的使能信号；

所述第一输出电流检测电路被配置为响应于所述使能信号维持有效停止检测所述光伏优化器的输出电流。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：

直流电压检测电路，被配置为在所述逆变器启动时检测所述逆变器的直流母线电压，并根据所述直流母线电压生成固定导通时间信号，控制所述逆变器的功率级电路在每个开关周期导通固定时间，以产生脉冲电流。

7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一输出电流检测电路被配置为检测所述光伏优化器的输出电流，并在所述光伏优化器的输出电流大于第二阈值时输出对应的检测脉冲。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述参考电压设置电路被配置为在所述光伏优化器的输出电流上升至第一阈值前响应于所述检测脉冲丢失，控制所述输出电压参考信号逐渐下降至低压阈值，以使得所述光伏优化器处于待启动状态。

9.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第一输出电流检测信号被配置为响应于所述使能信号切换为无效，检测所述光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲。

10.一种光伏系统，其特征在于，包括：

逆变器，

至少一个光伏优化器，所述光伏优化器的输入端耦接至光伏组件的输出端，输出端串联连接在所述逆变器的输入端口之间；以及

如权利要求1-9中任一项所述的控制电路。

11.一种控制方法，用于控制光伏系统，所述光伏系统包括至少一个光伏优化器，所述光伏优化器的输入端耦接至光伏组件，输出端串联连接至逆变器的输入端口之间，所述控制方法包括：

检测所述光伏优化器的输出电流以输出对应的检测脉冲；

根据所述检测脉冲和低压阈值调节输出电压参考信号以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述输出电压参考信号和输出电压反馈信号生成控制信号以控制所述光伏优化器的功率级电路以使得所述光伏优化器启动工作或处于待启动工作状态。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号包括：

响应于所述光伏优化器的输出电流小于第一阈值，输出无效的使能信号；

响应于所述使能信号切换为无效且在预定时间内未接收到所述检测脉冲，将所述输出电压参考信号逐渐减小至低压阈值，以使得所述光伏优化器处于待启动状态。

14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，根据所述检测脉冲调节输出电压参考信号包括：

响应于所述光伏优化器的输出电流大于第二阈值，输出对应的检测脉冲；

响应于在预定时间段持续接收到所述检测脉冲，将所述输出电压参考信号从低压阈值逐渐上升，以使得所述光伏优化器启动工作，其中，所述低压阈值不小于0。

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