CN113760036A - 一种组件光功率跟踪电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组件光功率跟踪电路，包括判别器、控制单元和和mosfet器件，所述判别器包括bypass判别器和buck判别器，所述控制单元包括bypass控制单元和buck控制单元，所述bypass判别器用于判别并调节跟踪电路处于bypass工作模式，所述buck判别器用于判别并调节跟踪电路处于buck工作模式，所述bypass控制单元用于控制bypass工作模式的具体执行，所述buck控制单元用于控制buck工作模式的具体执行。通过光功率跟踪触发驱动电路的智能算法控制逻辑开发，实现非线性电路的参数优化，并通过驱动优化电路实现bypass和buck电路的协同调节并实现组件最优二级补偿或二级关断，同时为组串的柔性设计提供前提保障。本发明实现了组件级和组串级最大光功率跟踪和组件快速关断需求。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域的组件功率优化，尤其涉及一种组件光功率跟踪电路。
背景技术
组件包括电容电路，受限于组件自身以及环境因素影响，其输出功率是存在不匹配状况，组串级输出电流受限于单体组件最低输出电流，必然导致组串的最终功率输出不是最大功率跟踪理想功率。譬如组件的阴影遮挡、污秽损失、热斑效应以及正负偏差等因素影响，都可能导致输出功率损失。在光场设计中，为保证组件组串的输出功率最大，对其朝向设计要求很高，特别是带倾角或不是正南向的屋顶光伏，传统设计必然引起BOS成本以及LCOE成本上升。在建筑一体化光伏中的弧光保护以及安全电压要求在UL 1699B-2018、IEC62548等规范都有严格要求。目前华为、晶科、天合光能、西门子以及SolarEdge等光伏产业相关公司都针对这些方面进行了前瞻性研究，但受限于成本因素影响，严重制约了商业应用的推广。
发明内容
鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种组件光功率跟踪电路，能够通过光功率跟踪触发驱动电路的智能算法控制逻辑开发，实现非线性电路的参数优化。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种组件光功率跟踪电路，包括判别器、控制单元和和mosfet器件，所述判别器包括bypass判别器和buck判别器，所述控制单元包括bypass控制单元和buck控制单元，所述bypass判别器用于判别并调节跟踪电路处于bypass工作模式，所述buck判别器用于判别并调节跟踪电路处于buck工作模式，所述bypass控制单元用于控制bypass工作模式的具体执行，所述buck控制单元用于控制buck工作模式的具体执行。
依照本发明的一个方面，所述bypass工作模式，跟踪电路不参与组件输出电压、电流调节，组件输出电压、电流与光功率跟踪电路输出一致；所述buck工作模式，跟踪电路参与组件输出电压、电流调节，组件输出电压经光功率跟踪电路降压调节、组件输出电流经光功率跟踪电路升流调节。
依照本发明的一个方面，所述buck控制单元执行指令电流或电压的逻辑输出，再由输出的指令电流或电压来控制调节以完成组件输出电压、电流与光功率跟踪电路输出电压、电流协同跟踪调节。
依照本发明的一个方面，所述跟踪电路还包括脉冲触发电路，通过驱动信号指令控制脉冲触发电路工作，进而对buck控制单元进行PFM/PWM控制。
依照本发明的一个方面，所述脉冲触发电路由逻辑控制单元以全局约束性能参数函数进行误差跟踪和约定步长收敛限制，并以RBF网络实现非线性函数回归拟合，完成多光功率跟踪电路级联协调触发控制。
依照本发明的一个方面，所述组件包括异常组件、正常组件和故障组件，所述异常组件光功率跟踪电路的光功率跟踪电流匹配正常组件光功率跟踪电路最大光功率情况下的二次变换电流，且二次变换电流为异常组件光功率跟踪电路跟踪的最大功率输出情况下的电流值。
依照本发明的一个方面，所述组件光功率跟踪电路以选线形式实现异常组件的buck工作模式，对正常组件实现极优功率协同跟踪，并通过脉冲触发电路的开关特性实现组件快速关断。
依照本发明的一个方面，所述PFM/PWM控制使用的控制电路的电阻和电容匹配是非线性匹配，通过RBF网络训练的电阻、电容参数容错范围实现内嵌控制调节。
依照本发明的一个方面，所述bypass工作模式采用全局最大功率协同跟踪，其电容电路处于串联充电状态；所述buck工作模式的异常组件与正常组件采用极优功率协同跟踪，其电容电路处于串联充电状态，故障组件处于关断状态，其电容电路处于混联放电状态。
依照本发明的一个方面，所述组件光功率跟踪电路还包括芯片保护控制回路
本发明实施的优点：本发明所述的一种组件光功率跟踪电路，包括判别器、控制单元和和mosfet器件，所述判别器包括bypass判别器和buck判别器，所述控制单元包括bypass控制单元和buck控制单元，所述bypass判别器用于判别并调节跟踪电路处于bypass工作模式，所述buck判别器用于判别并调节跟踪电路处于buck工作模式，所述bypass控制单元用于控制bypass工作模式的具体执行，所述buck控制单元用于控制buck工作模式的具体执行。通过光功率跟踪触发驱动电路的智能算法控制逻辑开发，实现非线性电路的参数优化，并通过驱动优化电路实现bypass和buck电路的协同调节并实现组件最优二级补偿或二级关断，同时为组串的柔性设计提供前提保障。本发明实现了组件级和组串级最大光功率跟踪和组件快速关断需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种组件光功率跟踪电路的原理示意图；
图2为本发明所述的驱动信号脉宽与相位控制示意图；
图3为本发明所述的RBF网络结构图；
图4为本发明所述的工作模式切换原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3和图4所示，一种组件光功率跟踪电路，包括判别器、控制单元和和mosfet器件，所述判别器包括bypass判别器和buck判别器，所述控制单元包括bypass控制单元和buck控制单元，所述bypass判别器用于判别并调节跟踪电路处于bypass工作模式，所述buck判别器用于判别并调节跟踪电路处于buck工作模式，所述bypass控制单元用于控制bypass工作模式的具体执行，所述buck控制单元用于控制buck工作模式的具体执行。
在实际应用中，所述bypass工作模式，跟踪电路不参与组件输出电压、电流调节，组件输出电压、电流与光功率跟踪电路输出一致；所述buck工作模式，跟踪电路参与组件输出电压、电流调节，组件输出电压经光功率跟踪电路降压调节、组件输出电流经光功率跟踪电路升流调节。
在实际应用中，组件光功率跟踪电路的控制逻辑电路如图1所示。
在实际应用中，所述buck控制单元执行指令电流或电压的逻辑输出，再由输出的指令电流或电压来控制调节以完成组件输出电压、电流与光功率跟踪电路输出电压、电流协同跟踪调节。
在实际应用中，所述跟踪电路还包括脉冲触发电路，通过驱动信号指令控制脉冲触发电路工作，进而对buck控制单元进行PFM/PWM控制。
在实际应用中，驱动信号指令的脉宽与相位控制示意如图2所示，驱动电路以OC与光电耦合的推挽式结构电路构成。
在实际应用中，所述脉冲触发电路由逻辑控制单元以全局约束性能参数函数进行误差跟踪和约定步长收敛限制，并以RBF网络实现非线性函数回归拟合，完成多光功率跟踪电路级联协调触发控制。
在实际应用中，RBF网络结构如图3所示，其中径向基函数为高斯函数，则RBF网络激活函数
||mx-ny||为欧式范数，δ为高斯方差，ny为高斯中心。
在实际应用中，所述组件包括异常组件、正常组件和故障组件，所述异常组件光功率跟踪电路的光功率跟踪电流匹配正常组件光功率跟踪电路最大光功率情况下的二次变换电流，且二次变换电流为异常组件光功率跟踪电路跟踪的最大功率输出情况下的电流值。
在实际应用中，所述组件光功率跟踪电路以选线形式实现异常组件的buck工作模式，对正常组件实现极优功率协同跟踪，并通过脉冲触发电路的开关特性实现组件快速关断。
在实际应用中，所述PFM/PWM控制使用的控制电路的电阻和电容匹配是非线性匹配，通过RBF网络训练的电阻、电容参数容错范围实现内嵌控制调节。
在实际应用中，所述bypass工作模式采用全局最大功率协同跟踪，其电容电路处于串联充电状态；所述buck工作模式的异常组件与正常组件采用极优功率协同跟踪，其电容电路处于串联充电状态，故障组件处于关断状态，其电容电路处于混联放电状态。
在实际应用中，本实施例的工作模式切换原理如图4所示，光功率跟踪触发驱动电路的串并联控制，由组件级光功率跟踪电路的二级补偿或二级关断，实现组串级的电流和电压最大安全功率输出。
在实际应用中，所述组件光功率跟踪电路还包括芯片保护控制回路
在实际应用中，本发明以组件级光功率跟踪电路，对组串级异常组件或故障组件实施二级补偿或二级关断，能最大效率的保证组串输出最大安全功率。相比如传统组串电路设计，本发明能极大地提高输出功率，实现组件级故障电路快速关断以及适用于恶劣地理环境的柔性设计需求。
本发明实施的优点：本发明所述的一种组件光功率跟踪电路，包括判别器、控制单元和和mosfet器件，所述判别器包括bypass判别器和buck判别器，所述控制单元包括bypass控制单元和buck控制单元，所述bypass判别器用于判别并调节跟踪电路处于bypass工作模式，所述buck判别器用于判别并调节跟踪电路处于buck工作模式，所述bypass控制单元用于控制bypass工作模式的具体执行，所述buck控制单元用于控制buck工作模式的具体执行。通过光功率跟踪触发驱动电路的智能算法控制逻辑开发，实现非线性电路的参数优化，并通过驱动优化电路实现bypass和buck电路的协同调节并实现组件最优二级补偿或二级关断，同时为组串的柔性设计提供前提保障。本发明实现了组件级和组串级最大光功率跟踪和组件快速关断需求。
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，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种组件光功率跟踪电路，其特征在于，包括判别器、控制单元和和mosfet器件，所述判别器包括bypass判别器和buck判别器，所述控制单元包括bypass控制单元和buck控制单元，所述bypass判别器用于判别并调节跟踪电路处于bypass工作模式，所述buck判别器用于判别并调节跟踪电路处于buck工作模式，所述bypass控制单元用于控制bypass工作模式的具体执行，所述buck控制单元用于控制buck工作模式的具体执行。
2.根据权利要求1所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述bypass工作模式，跟踪电路不参与组件输出电压、电流调节，组件输出电压、电流与光功率跟踪电路输出一致；所述buck工作模式，跟踪电路参与组件输出电压、电流调节，组件输出电压经光功率跟踪电路降压调节、组件输出电流经光功率跟踪电路升流调节。
3.根据权利要求2所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述buck控制单元执行指令电流或电压的逻辑输出，再由输出的指令电流或电压来控制调节以完成组件输出电压、电流与光功率跟踪电路输出电压、电流协同跟踪调节。
4.根据权利要求1所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述跟踪电路还包括脉冲触发电路，通过驱动信号指令控制脉冲触发电路工作，进而对buck控制单元进行PFM/PWM控制。
5.根据权利要求4所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述脉冲触发电路由逻辑控制单元以全局约束性能参数函数进行误差跟踪和约定步长收敛限制，并以RBF网络实现非线性函数回归拟合，完成多光功率跟踪电路级联协调触发控制。
6.根据权利要求5所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述组件包括异常组件、正常组件和故障组件，所述异常组件光功率跟踪电路的光功率跟踪电流匹配正常组件光功率跟踪电路最大光功率情况下的二次变换电流，且二次变换电流为异常组件光功率跟踪电路跟踪的最大功率输出情况下的电流值。
7.根据权利要求6所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述组件光功率跟踪电路以选线形式实现异常组件的buck工作模式，对正常组件实现极优功率协同跟踪，并通过脉冲触发电路的开关特性实现组件快速关断。
8.根据权利要求7所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述PFM/PWM控制使用的控制电路的电阻和电容匹配是非线性匹配，通过RBF网络训练的电阻、电容参数容错范围实现内嵌控制调节。
9.根据权利要求8所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述bypass工作模式采用全局最大功率协同跟踪，其电容电路处于串联充电状态；所述buck工作模式的异常组件与正常组件采用极优功率协同跟踪，其电容电路处于串联充电状态，故障组件处于关断状态，其电容电路处于混联放电状态。
10.根据权利要求1至9之一所述的组件光功率跟踪电路，其特征在于，所述组件光功率跟踪电路还包括芯片保护控制回路。
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