CN116317923A - 光伏优化器和光伏系统 - Google Patents

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CN116317923A CN202310079129.5A CN202310079129A CN116317923A CN 116317923 A CN116317923 A CN 116317923A CN 202310079129 A CN202310079129 A CN 202310079129A CN 116317923 A CN116317923 A CN 116317923A
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Abstract

本申请提供一种光伏优化器和光伏系统，光伏优化器包括功率变换电路、采样控制电路和电容充放电电路；电容充放电电路包括目标电容、第一电阻和第一开关，目标电容通过第一电阻接地，采样控制电路通过第一开关连接目标电容与第一电阻的串联连接点；采样控制电路用于控制第一开关导通或关断以使得目标电容进行多次充放电，并基于第一电阻的电压变化获得目标电容的多个放电时长；以及基于多个放电时长获得多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压，并控制功率变换电路中的开关管导通或关断以使得光伏发电组件的输出电压达到最大功率点电压。本申请可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏系统发电效率。

Description

光伏优化器和光伏系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种光伏优化器和光伏系统。
背景技术
太阳能作为一种安全清洁的新能源，在新能源发电领域具有良好的应用前景。利用太阳能发电时光伏系统中的光伏发电组件的输出特性会受到光照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏发电组件的输出功率随输出电压的变化而变化。当光伏发电组件的输出电压为特定电压时，其输出功率最大，此时光伏发电组件工作于最大功率点(Maximum Power Point,MPP)。当光照强度或环境温度等改变时，光伏发电组件的最大输出功率可能发生变化。因此，可利用最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking,MPPT)技术来实时跟踪当前光伏发电组件的最大输出功率，以提高光电转化效率。
在无遮挡场景下，光伏发电组件输出的功率-电压特征曲线呈现单峰值特征，可利用扰动观察法或电导增量法等MPPT算法，来实时跟踪光伏发电组件的最大输出功率。但在光伏系统的实际使用过程中，周围环境(如天空乌云、树木、高层建筑、灰尘等)可能使得光伏发电组件光照强度不均匀，产生局部遮挡，光伏发电组件输出的功率-电压特征曲线将会呈现多个峰值特征。在有遮挡场景下，一般采用复杂算法和具有强大算力的微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)芯片等来实现MPPT，具有MPPT功能的产品成本高。
发明内容
本申请实施例提供了一种光伏优化器和光伏系统，可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏系统发电效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种光伏优化器，包括：功率变换电路、采样控制电路、和电容充放电电路；采样控制电路用于连接光伏发电组件；电容充放电电路包括目标电容、第一电阻和第一开关，目标电容通过第一电阻接地，采样控制电路通过第一开关连接目标电容与第一电阻的串联连接点；功率变换电路连接光伏发电组件和采样控制电路；该采样控制电路用于控制第一开关导通或关断以使得目标电容进行多次充放电，并基于第一电阻的电压变化获得目标电容的多个放电时长，其中，目标电容进行一次充放电对应一个放电时长；该采样控制电路，还用于基于多个放电时长获得多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压，并控制功率变换电路中的开关管导通或关断以使得光伏发电组件的输出电压达到最大功率点电压。光伏发电组件可以为光伏阵列或光伏组件组，一个光伏组件组可以由一个或者多个光伏组串并联组成，一个光伏组串可以由一个或者多个光伏组件串联得到。这里，光伏优化器采用的MPPT算法是在全局扫描法或改进的全局扫描法等算法基础上得到的。在本申请实施例中，在光伏优化器中使用电容和电阻等元件，基于电容的放电时长来获得最大功率点电压，在实现MPPT功能时可减少价格昂贵的元件如乘法器的使用，从而降低电路成本。
在一种可行的实施方式中，该采样控制电路用于在第一采样周期获得第一采样电压时，控制第一开关导通，基于第一采样电压为目标电容充电，其中，该第一采样周期为MPP扫描周期中包括的多个采样周期中的任一个采样周期；该采样控制电路还用于在目标电容两端的电压达到目标电压时，控制第一开关关断，以使得目标电容开始放电，该目标电压可基于第一采样电压得到。在本申请实施例中，通过控制第一开关的导通或关断来控制目标电容充电或放电，并基于第一采样电压控制目标电容的充电过程以便于后续利用目标电容的放电时长来衡量光伏发电组件的输出功率，从而实现使用简单元件来实现MPPT，降低电路成本，提高光伏优化器的适用性。
在一种可行的实施方式中，电容充放电电路还包括时长获得单元，时长获得单元的输入端连接目标电容与第一电阻的串联连接点，时长获得单元的输出端作为电容充放电电路的输出端；该采样控制电路用于在获得第一采样电压且第一开关首次关断时，控制时长获得单元基于第一电阻的电压变化获得目标电容的第一放电时长，其中，第一放电时长与第一采样电压对应。在本申请实施例中，采样控制电路控制时长获得单元基于第一电阻的电压变化获得目标电容的放电时长，以便后续用该放电时长来衡量光伏发电组件的输出功率，从而获得最大功率点电压，可以在实现MPPT的同时降低电路成本，提高系统发电效率。
在一种可行的实施方式中，时长获得单元包括第一比较器和第一计数器，第一比较器的正相输入端连接目标电容与第一电阻的串联连接点，第一比较器的反相输入端连接采样控制电路，第一比较器的输出端连接第一计数器的输入端，第一计数器的输出端作为时长获得单元的输出端；采样控制电路用于在获得第一采样电压且第一开关关断后，控制第一比较器基于第一电阻的电压变化输出第一电平信号至第一计数器，该第一电平信号可包括低电平或高电平；采样控制电路还用于在获得第一采样电压且第一开关首次关断时，控制第一计数器开始计数，并控制第一计数器在接收到的第一电平信号发生跳变时停止计数，获得第一计数值作为第一放电时长。这里，第一比较器可以为模拟比较器。在本申请实施例中，光伏优化器中的采样控制电路通过控制电容充放电电路中的第一比较器与第一计数器协同工作，通过第一比较器和第一计数器获得第一放电时长，可实现利用第一放电时长来间接衡量与第一采样电流、第一采样电压相关的第一输出功率，该光伏优化器中采用的元件简单，可降低电路成本，适用性高。
在一种可行的实施方式中，电容充放电电路还包括第二电阻，采样控制电路通过第二电阻接地；采样控制电路用于在第一采样周期获得第一采样电流且第一开关关断后，控制第一比较器输出第一电平信号至第一计数器，其中，该第一电平信号是第一比较器比较第一电阻的电压和第二电阻的电压的大小得到的电平信号。在本申请实施例中，通过比较第一电阻的电压和第二电阻的电压的大小可以确定目标电容是否放电至一定程度，从而可以使得第一计数器基于第一电平信号是否发生跳变确定停止计数的时机，获得结果较准确的计数值作为第一放电时长，保证第一放电时长的数据准确性。
在一种可行的实施方式中，电容充放电电路还包括第一放大器，第一放大器的反相输入端连接采样控制电路，第一放大器的输出端通过第一开关连接目标电容与第一电阻的串联连接点。这里，第一放大器可为反相放大器。本申请实施例中，利用反相放大器对采样电压进行作用后再输出以使得目标电容充电，有利于提高电路的稳定性。
在一种可行的实施方式中，光伏优化器还包括比较电路，比较电路的输入端连接电容充放电电路的输出端；上述采样控制电路用于控制比较电路基于多个放电时长获得多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压。本申请实施例中，比较电路和电容充放电电路、采样控制电路协同工作，可获得最大功率点电压，即获得光伏发电组件的最大功率点，有利于使光伏优化器实现MPPT功能，提高光伏系统的发电效率。
在一种可行的实施方式中，上述比较电路包括比较输出单元和同步单元，比较输出单元的输入端作为比较电路的输入端连接时长获得单元的输出端，比较输出单元的输出端连接同步单元的输入端；上述采样控制单元用于控制比较输出单元基于第一计数器输出的M个放电时长，得到目标放电时长并存储，该M个放电时长分别对应当前采样周期及当前采样周期之前的采样周期获得的采样电压，M为大于或等于1的整数，目标放电时长为M个放电时长中的最小值；上述采样控制单元用于控制同步单元基于目标放电时长获得最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压。本申请实施例中，采样控制电路、比较输出单元和同步单元共同作用后可基于电容充放电电路输出的多个放电时长获得最大功率点电压以实现MPPT，有利于提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。
在一种可行的实施方式中，比较输出单元包括第二比较器和第一寄存器，第二比较器的两个输入端分别连接第一计数器的输出端和第一寄存器的输出端，第二比较器的输出端连接第一寄存器的使能端，第一寄存器的数据输入端连接第一计数器的输出端；采样控制电路用于控制第二比较器比较第一计数器输出的第二放电时长与第一寄存器存储的目标放电时长的大小得到比较信号，并控制第二比较器将比较信号输出至第一寄存器，该比较信号用于控制第一寄存器将目标放电时长与第二放电时长中的较小值作为更新后的目标放电时长进行存储，第二放电时长为M个放电时长中的任一个放电时长；采样控制电路用于控制第一寄存器存储更新后的目标放电时长；采样控制电路用于控制第二比较器将比较信号输出至同步单元。这里，第二比较器可为数字比较器。本申请实施例中，采样控制电路控制第二比较器对MPP扫描周期中不同采样周期获得的采样电压分别对应的放电时长进行比较可得到比较信号，通过该比较信号使得第一寄存器对实时最小放电时长进行存储，可获得该MPP扫描周期中所有放电时长中的最小值，控制第二比较器将比较信号输出至同步单元可使得同步单元获得最小放电时长对应的采样电压，从而获得最大功率点电压。这样，在获得最小放电时长的同时可使得同步单元得到最大功率点电压，从而实现MPPT功能，提高光伏系统的发电效率。
在一种可行的实施方式中，同步单元包括第二计数器和第二寄存器，第二寄存器的使能端连接第二比较器的输出端，第二寄存器的数据输入端连接第二计数器的输出端，第二寄存器的输出端作为同步单元的输出端；采样控制电路用于控制第二计数器计算获得光伏发电组件的采样电压和采样电流的采样周期个数，并将采样周期个数输出至第二寄存器；采样控制电路用于控制第二寄存器在接收到的比较信号为第一比较信号时，将第二计数器输出的采样周期个数作为目标数值进行存储；第一比较信号用于指示第一寄存器存储的目标放电时长发生变化；采样控制电路还用于在第二计数器输出的采样周期个数等于最大采样周期个数时，控制第二寄存器获得最大功率点电压，该最大功率点电压基于第二寄存器存储的目标数值和扫描步长得到。本申请实施例中，通过控制同步单元中的第二计数器和第二寄存器协同工作，可在比较输出单元得到全局最小的目标放电时长时也同步获得最大功率点电压，以使得光伏优化器实现MPPT功能，可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性。
在一种可行的实施方式中，光伏优化器中的功率变换电路包括直流DC-DC变换电路；上述采样控制电路可用于基于比较电路输出的最大功率点电压和光伏发电组件的实时采样电压生成驱动控制信号，并基于该驱动控制信号控制DC-DC变换电路中的功率开关管导通或关断，以使得光伏发电组件的输出电压达到最大功率点电压。本申请实施例中，该光伏优化器可实现MPPT功能，使得光伏发电组件可尽量工作于全局最大功率点，从而提高光伏发电系统的发电效率。该光伏优化器的电路结构简单，在保证实现MPPT功能的同时，可降低电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。
第二方面，本申请还提供一种光伏系统，该光伏系统包括逆变器和如第一方面及第一方面任一种可行的实施方式的光伏优化器。光伏优化器的输入端用于连接光伏发电组件，光伏优化器的输出端连接逆变器的输入端，逆变器的输出端用于连接负载；该负载包括交流负载；逆变器用于接收光伏优化器输出的直流电，以及将直流电逆变为交流电为负载供电。本申请实施例中，该光伏系统中的光伏优化器利用简单的电路结构实现MPPT功能，可降低电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。
第三方面，本申请还提供一种光伏系统，该光伏系统包括直流变换器和如第一方面及第一方面任一种可行的实施方式的光伏优化器。光伏优化器的输入端用于连接光伏发电组件，光伏优化器的输出端连接直流变换器的输入端，直流变换器的输出端用于连接负载；该负载包括直流负载；直流变换器用于接收光伏优化器输出的直流电，以及对直流电进行功率变换后输出给负载。本申请实施例中，该光伏系统中的光伏优化器利用简单的电路结构实现MPPT功能，可降低电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。
附图说明
图1是本申请实施例提供的光伏系统的一应用场景示意图；
图2是本申请实施例提供的光伏系统的一结构示意图；
图3是本申请实施例提供的光伏系统的另一结构示意图；
图4是本申请实施例提供的光伏优化器的一结构示意图；
图5是一种MPPT算法的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的光伏优化器的另一结构示意图；
图7是本申请实施例提供的目标电容放电过程的u-t曲线图；
图8是本申请实施例提供的光伏优化器的又一结构示意图；
图9是本申请实施例提供的光伏优化器的又一结构示意图；
图10是本申请实施例提供的光伏优化器的又一结构示意图。
具体实施方式
太阳能具有资源充足、长寿，分布广泛、安全、清洁，技术可靠等优点，太阳能可以转换成多种其他形式的能量，因此应用范围非常广泛。利用太阳能进行发电时可以无需通过热过程，直接将光能转变为电能，这种发电方式(可称为光伏发电)具有无动部件、无噪声、无污染、可靠性高等特点，在新能源发电领域具有良好的应用前景。本申请实施例提供的光伏系统可为基于太阳能光伏发电，适用于为无市电或者市电差的偏远地区的基站设备供电，或者蓄电池供电，或者交流电网中的家用设备(如冰箱、空调等等)等多种类型的用电设备的供电，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。参见图1，图1是本申请实施例提供的光伏系统的一应用场景示意图。如图1，该光伏系统中可包括光伏优化器和功率变换器，光伏优化器可连接光伏发电组件，该光伏优化器具有MPPT功能，可对光伏发电组件进行MPPT以使得其工作于最大功率点，从而提高光伏系统发电量。光伏优化器可通过功率变换器连接负载。可理解的，在一些场景下该光伏系统也可以包括光伏发电组件，本申请对此不作限制。在该光伏系统中，光伏发电组件可通过光生伏特效应可以将太阳光能转化成直流电能。光伏优化器可对光伏发电组件进行最大功率点跟踪，使得光伏发电组件保持较高的输出功率。光伏发电组件输出的直流电经过光伏优化器后可输出至功率变换器，该功率变换器可对该直流电进行功率变换并为负载供电。这里，功率变换器可以包括逆变器或直流变换器等。逆变器可将该直流电转化成交流电以为负载供电，该负载可包括交流电网中的通信基站或者家用设备等交流负载。直流变换器可将该直流电转化成符合负载需求的另一种直流电以为负载供电，该负载可包括蓄电池等直流负载。该光伏系统中的光伏优化器利用MPPT可使光伏系统工作在全局MPP，提高发电效率。
下面将结合图2至图9对本申请实施例提供的光伏系统和光伏优化器进行示例说明。
参见图2，图2是本申请实施例提供的光伏系统的一结构示意图。该光伏系统可包括光伏优化器(也称光伏适配器或变换器)和功率变换器，在该光伏系统中，光伏优化器用于连接光伏发电组件。光伏发电组件可以为光伏阵列或光伏组件组，一个光伏组件组可以由一个或者多个光伏组串并联组成，一个光伏组串可以由一个或者多个光伏组件串联得到。这里的光伏组件也可称为太阳能电池组件。换句话说，上述光伏发电组件可以由一个太阳能电池板中的所有光伏组件串并联组成，也可以为由一个太阳能电池板中的部分光伏组件串联和/或并联组成。可选的，本申请实施例提供的光伏系统也可以包括光伏发电组件，换句话说，在图2所示的光伏系统中，光伏阵列可在实际应用场景需求时接入，为方便描述，下面将以图2所示的光伏系统为例进行说明，后面不再赘述。在图2所示的光伏系统中，光伏优化器可用于连接光伏发电组件，伏优化器可基于光伏发电组件输出的电压和/或电流和负载的输入电压和/或输入电流的需求调整其输出电压和/或输出电流至目标电压或者目标电流，并基于目标电压或者目标电流为负载供电。也就是说，在图2所示的光伏系统中，光伏优化器可以将光伏发电组件的输出电压转换为目标电压。且该光伏优化器具备MPPT功能。换句话说，光伏优化器可以实时侦测光伏发电组件的发电电压，并追踪其输出功率最高的工作点对应的输出电流和输出电压，以使该光伏系统以最大功率输出电能，该电能经功率变换器进行功率转换后可为负载供电，提高了系统供电效率。该光伏系统中的功率变换器可以包括逆变器，也可以包括直流变换器，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。功率变换器连接的负载的具体类型和该功率变换器有关，该负载可以为交流负载或直流负载。当该光伏系统中的功率变换器为逆变器时，该逆变器可连接交流负载；当该光伏系统中的功率变换器为直流变换器时，该直流变换器可连接直流负载。在一种可行的实施方式中，在如图2所示的光伏系统中，光伏优化器的数量可以为多个，每个光伏优化器均连接一个光伏发电组件，多个光伏优化器的输出端并联后连接功率变换器。当光伏优化器的成本较低时，该光伏系统可以为多个光伏发电组件中的每个光伏发电组件均配置一个光伏优化器，使得每个光伏发电组件的输出功率均达到最大输出功率，这样可以提高系统发电效率。
参见图3，图3是本申请实施例提供的光伏系统的另一结构示意图。如图3所示，光伏系统中可包括光伏优化器，光伏发电组件通过光伏优化器连接负载。这里，光伏发电组件可包括一个或多个光伏组件，光伏发电组件可为一个太阳能电池板或为一个太阳能电池板的一部分。在图3所示的光伏系统中，光伏发电组件输出的直流电经光伏优化器后可直接提供给负载，这里，负载可以包括蓄电池或其他直流负载。光伏优化器可以将光伏发电组件的输出电压转换为目标电压，且该光伏优化器具备MPPT功能。也就是说，光伏优化器可以实时侦测光伏发电组件的发电电压(也称输出电压)，并追踪最大发电功率对应的发电电压(也即最大功率点电压)，使光伏系统以最大功率输出为负载供电。在如图3所示的光伏系统中，光伏优化器的数量也可以为多个，每个光伏优化器均可对与其连接的光伏发电组件进行MPPT，使得光伏发电组件尽量工作在最大功率点，从而提高系统发电效率。
在如图1-图3所示的光伏系统中，具有MPPT功能的光伏优化器用于跟踪光伏发电组件的全局最大功率点。在无遮挡场景下，光伏发电组件输出的功率-电压特征曲线呈现单峰值特征，全局最大功率点与该单峰值对应，因此可利用扰动观察法或电导增量法等MPPT算法，实时跟踪光伏发电组件可输出的最大功率。在光伏系统的实际使用过程中，周围环境(如天空乌云、树木、高层建筑、灰尘等)可能使得光伏发电组件光照强度不均匀，产生局部遮挡，光伏发电组件输出的功率-电压特征曲线将会呈现多个峰值特征，此时全局最大功率点对应该多个峰值中的最大峰值，因此实现MPPT的算法较复杂。也就是说，在有遮挡场景下，一般需要采用复杂算法和具有强大算力的MCU芯片来实现MPPT，此时具有MPPT功能的装置或产品(如光伏优化器)的电路成本高，适用场景有限，无法有效提高光伏系统的发电功率。
本申请实施例提供的光伏优化器，可以使用开关、电阻和电容等简单元件，通过控制开关使得电容放电获得电容的放电时长，利用该放电时长来衡量光伏发电组件的输出功率，基于该多个放电时长得到光伏发电组件的最大功率点电压，从而控制光伏发电组件工作于最大功率点。该光伏优化器可实现MPPT功能，且电路成本较低，有利于扩大光伏优化器的使用场景，提高适用性，提高光伏系统的发电效率。
参见图4，图4是本申请实施例提供的光伏优化器的一结构示意图。该光伏优化器可以应用于如图1-图3所示的光伏系统中。图4示出的光伏优化器应用于如图2所示光伏系统作为示例。如图4所示，该光伏优化器可以包括功率变换电路、采样控制电路和电容充放电电路。该采样控制电路用于连接光伏发电组件，功率变换电路连接光伏发电组件和采样控制电路。这里，电容充放电电路可以包括第一开关(即图4中的开关K)、目标电容(即图4中的电容C)和第一电阻(即图4中的电阻R1)。该目标电容的一端通过第一电阻接地，采样控制电路通过第一开关连接目标电容与第一电阻的串联连接点。在一些实施方式中，该电容充放电电路还可以包括供电电源，该供电电源连接目标电容的另一端，以提供能量来源，保证电容后续可以进行充放电。
在一些可行的实施方式中，上述采样控制电路可用于控制第一开关导通或关断以使得目标电容进行多次充放电，并基于第一电阻的电压变化获得目标电容的多个放电时长。其中，目标电容进行一次充放电对应一个放电时长。目标电容每次进行充放电的过程与当前采样周期采样获得的光伏发电组件的采样电压和采样电流有关。该采样控制电路，还可用于基于上述目标电容的多个放电时长获得该多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为光伏组件的最大功率点电压，并控制功率变换电路中的开关管导通或关断以使得光伏发电组件的输出电压达到最大功率点电压。也就是说，本申请提供的光伏优化器采用的MPPT算法是：控制第一开关导通或关断使得目标电容进行多次充放电，获得多个放电时长，并基于该多个放电时长获得光伏发电组件的最大功率点电压，该MPPT算法是在全局扫描法或改进的全局扫描法等算法的基础上得到的。参见图5，图5是一种MPPT算法的流程示意图。如图5所示，该MPPT算法可以是全局扫描法，该MPPT算法包括以下步骤：步骤501，获得光伏发电组件的当前采样电压和当前采样电压对应的输出功率。其中，当前采样电压是在MPP扫描周期中光伏发电组件的输出电压的当前采样值。该当前采样电压基于预设的扫描步长逐步增加，当前采样电压对应的输出功率可基于当前采样电压和当前采样电流得到；步骤502，判断当前采样电压对应的输出功率是否大于已存储的最大输出功率，若是，执行步骤503，若否，执行步骤504；步骤503，将当前采样电压对应的输出功率作为更新后的最大输出功率并存储；步骤504，判断当前的采样电压是否为最大扫描电压。其中，该最大扫描电压是指基于预设扫描步长控制光伏发电组件的输出电压变化的过程中的输出电压的最大值。若是，执行步骤505，若否，返回步骤501；步骤505，输出已存储的最大输出功率对应的采样电压，该采样电压即为最大功率点电压。也就是说，在利用全局扫描法获得MPP的过程中，具有MPPT功能的产品装置(如光伏优化器)在MPP扫描周期中通过扫描获得光伏发电组件的P-U曲线，并基于该P-U曲线获得全局最大功率对应的最大功率点电压，以实现对光伏发电组件的全局MPP的实时跟踪。
在本申请实施例中，如图4所示的光伏优化器中的采样控制电路通过控制电容充放电电路中的第一开关导通或关断使得目标电容充电和放电以获得目标电容的放电时长。该目标电容的放电时长与采样电压和采样电流有关，可用于衡量光伏发电组件的输出功率P的大小。光伏优化器基于第一电阻的电压变化可得到多个放电时长，基于该多个放电时长可获得该多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压，并控制功率变换电路中的开关管工作以使得光伏发电组件的输出电压达到该最大功率点电压，以实现对最大功率点的跟踪。在本申请实施例中，在光伏优化器中使用电容和电阻等元件，基于电容的放电时长来获得最大功率点电压，在实现MPPT功能时可减少价格昂贵的乘法器等元件的使用，可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高电力系统的发电效率。
在一种可行的实施方式中，如图4所示的光伏优化器中，采样控制电路连接第一开关，具体可以是采样控制电路中的电压采样单元(图4中未示出)通过该第一开关连接目标电容与第一电阻的串联连接点，该电压采样单元可用于获得并输出光伏发电组件的采样电压。第一开关可用于导通或断开采样控制电路与目标电容之间的通路。该光伏优化器中的采样控制电路可用于在第一采样周期获得第一采样电压时，控制第一开关导通，基于该第一采样电压为目标电容充电。其中，第一采样周期为MPP扫描周期中包括的多个采样周期中的任一个采样周期。本申请实施例中，在MPP扫描周期中，光伏优化器可按照预设的扫描步长对光伏发电组件的输出电压进行扫描，因此该MPP扫描周期包括的每个采样周期分别对应光伏发电组件的一个输出电压(也叫采样电压)，即第一采样周期和第一采样电压对应。采样控制电路在第一采样周期获得第一采样电压时通过控制第一开关导通，以基于该第一采样电压为目标电容进行充电，可以使得第一采样电压与目标电容的充电过程具有关联，以便于后续可利用目标电容的放电时长来衡量与光伏发电组件的第一采样电压对应的输出功率。在目标电容充电的过程中，该采样控制电路还可用于在目标电容两端的电压达到目标电压时，控制第一开关关断，以使得目标电容开始放电，其中，目标电压可基于第一采样电压得到。这样，基于第一采样电压可控制目标电容的充电过程以及控制目标电容开始放电。另外，采样控制电路还可基于第一采样周期获得的第一采样电流控制目标电容的放电过程以获得该目标电容的放电时长。下面对该过程进行详细介绍。
参见图6，图6是本申请实施例提供的光伏优化器的另一结构示意图。如图6所示，在图4所示的电容充放电电路还可包括时长获得单元。该时长获得单元的输入端连接目标电容与第一电阻的串联连接点，时长获得单元的输出端作为电容充放电电路的输出端。采样控制电路用于在获得第一采样电压且第一开关首次关断时，控制时长获得单元基于第一电阻的电压变化获得目标电容的第一放电时长，第一放电时长与第一采样电压对应。也就是说，目标电容进行充放电时，会导致第一电阻的电压发生变化，采样控制电路控制时长获得单元基于该变化获得目标电容的放电时长，以便后续用该放电时长来衡量光伏发电组件的输出功率，从而获得最大功率点电压，实现MPPT，提高系统发电效率。该时长获得单元可以包括模拟器件和成本较低的数字器件。
在一些可行的实施方式中，如图6所示，上述时长获得单元可以包括第一比较器(即图6中的比较器COMP1)和第一计数器(即图6中的计数器CNT1)。这里，第一比较器可以为模拟比较器。第一比较器的正相输入端连接目标电容与第一电阻的串联连接点，第一比较器的反相输入端连接采样控制电路，第一比较器的输出端连接第一计数器的输入端，第一计数器的输出端作为时长获得单元的输出端。采样控制电路可用于在获得第一采样电压且第一开关首次关断后，控制第一比较器基于第一电阻的电压变化输出第一电平信号至第一计数器，该第一电平信号包括低电平或高电平。换句话说，当采样控制电路已得到了第一采样电压，且第一开关在得到第一采样电压后首次关断时，目标电容开始放电，第一比较器基于第一电阻的电压变化输出高电平或低电平，并将该高电平或低电平传输至第一计数器。在获得第一采样电压且第一开关首次关断时，采样控制电路还可以控制第一计数器(如图6中的计数器CNT1)可用于在上述第一开关关断时开始计数，并在接收到的第一电平信号发生跳变时停止计数，获得第一计数值作为上述第一放电时长。这里，第一放电时长为基于第一采样电压为目标电容充电后，目标电容进行放电至一定程度(与第一采样电流有关)所经历的放电时长。这样，光伏优化器中的采样控制电路通过控制电容充放电电路中的第一比较器与第一计数器协同工作，可基于第一采样电压和第一采样电流得到与该两者对应的放电时长，从而实现了利用该放电时长来关联第一采样电压和第一采样电流，有利于后续基于该放电时长得到最大功率点电压，降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高系统发电效率。
在一些可行的实施方式中，上述电容充放电电路还包括第二电阻(如图6中的R2)，采样控制电路可通过该第二电阻接地。这里，具体是指采样控制电路中的电流采样单元(图6中未示出)通过该第二电阻接地，该电流采样单元可获得并输出光伏发电组件的采样电流。本申请实施例中，采样控制电路可用于在上述第一采样周期获得第一采样电流且上述第一开关首次关断后，控制第一比较器输出通过比较第一电阻的电压和第二电阻的电压的大小得到的第一电平信号至第一计数器。这里，第二电阻的电压与第二电阻的阻值和第一采样电流相关。由于第一电平信号是基于第一电阻的电压和第二电阻的电压的比较结果得到的，通过比较第一电阻的电压和第二电阻的电压的大小可以确定目标电容是否放电至一定程度，从而可以使得第一计数器基于第一电平信号是否发生跳变确定停止计数的时机，获得结果较准确的计数值作为第一放电时长，保证第一放电时长的数据准确性。这样，通过基于第一采样电压和第一采样电流控制目标电容充电和放电，得到该目标电容的第一放电时长，该第一放电时长可用来衡量光伏发电组件的第一输出功率(该第一输出功率等于第一采样电压和第一采样电流的乘积)，有利于后续基于多个放电时长得到该光伏发电组件的最大功率点电压，从而可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性。
可理解的，当第一开关关断时，目标电容开始放电，第一电阻的电压逐渐发生变化，第一比较器基于第一电阻的电压和第二电阻的电压的大小关系输出第一电平信号。此过程中第一电阻的电压可能持续高于第二电阻的电压，因此该第一电平信号可持续为高电平信号；当目标电容放电一段时间后，第一电阻的电压逐渐下降至等于或小于第二电阻的电压，因此第一电平信号发生跳变，第一电平信号转变为低电平。第一计数器在第一电平信号发生跳变时停止计数，得到计数值作为第一放电时长。这样，利用计数单元中的第一比较器和第一计数器来获得第一放电时长，可实现利用第一放电时长来间接衡量与第一采样电流、第一采样电压相关的第一输出功率，该光伏优化器中采用的元件简单，可降低电路成本，适用性高。
在一些可行的实施方式中，如图6所示，图4所示的电容充放电电路还可以包括第一放大器(如图6中的放大器A1)，该第一放大器的反相输入端连接述采样控制电路，第一放大器的输出端通过第一开关连接目标电容与第一电阻的串联连接点。这里，第一放大器的反相输入端具体可连接采样控制电路的电压采样单元，以对采样电压进行作用。这里，该第一放大器可以是反相放大器，用于将第一采样电压进行反向后经第一开关输出至第一比较器的正相输入端。这样，可利用反相放大器对采样电压进行反向作用后再输出以使得目标电容充电，有利于提高电路的稳定性。
下面结合如图6所示的光伏优化器的结构，具体介绍第一放电时长to与第一采样电压us和第一采样电流is的关系。
在目标电容充电至目标电压时，目标电容两端的电压uC0满足：
uC0＝E-us
在目标电容放电的过程中，目标电容两端的电压uC随放电时长t的变化关系、第一比较器的正相输入端电压up以及第一比较器的反相输入端电压un分别满足：
Figure BDA0004083409560000091
Figure BDA0004083409560000092
un＝is*R2
在获得第一采样电压且第一开关断开时第一计数器开始计数；当第一比较器的正相输入端电压下降至等于第一比较器的反相输入端电压时，第一比较器输出的电平信号发生跳变，第一计数器停止计数。此轮放电过程中，第一计数器从开始计数至停止计数的过程经历的时长即为第一放电时长to，第一放电时长to满足：
Figure BDA0004083409560000093
因此得到第一放电时长to满足：
Figure BDA0004083409560000094
公式(2)中，R1为第一电阻阻值，R2为第二电阻阻值，E为目标电容连接的供电电源电压。
由上述公式(2)可知，第一放电时长to与第一采样电压us呈负相关，放电时长to也与第一采样电流is呈负相关，那么，to与第一采样电压和第一采样电流的乘积可近似呈负相关，因此，可以用放电时长的大小来间接衡量光伏发电组件的输出功率的大小。
另一方面，基于公式(1)可知，在目标电容放电过程中，uC随时间t变化的曲线图如图7所示。其中，曲线1是第一采样电压us为最小采样电压usmin时的uC-t曲线，曲线2是第一采样电压us为最大采样电压usmax时的uC-t曲线，I1、I2分别为较大的第一采样电流、较小的第一采样电流的示例。由图7可知，当第一采样电压较大，第一采样电流也较大时，如A点，目标电容的第一放电时长较小；当第一采样电压较小时，第一采样电流也较小时，如B点，目标电容的第一放电时长较大；当第一采样电压较大，第一采样电流较小时，如C点，目标电容的第一放电时长较小。即第一放电时长与第一采样电压、第一采样电流的关系，和第一输出功率与第一采样电压、第一采样电流的关系类似，因此可利用第一放电时长来衡量第一输出功率的大小以实现获得MPP。本申请通过使用电阻电容等元件取代成本较高的乘法器等元件，可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。
参见图8，图8是本申请实施例提供的光伏优化器的又一结构示意图。如图8所示，图4或图6所示的光伏优化器还可以包括比较电路。该比较电路的输入端连接电容充放电电路的输出端。光伏优化器中的采样控制电路可用于控制该比较电路基于多个放电时长获得多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压。该比较电路获得最大功率点电压后，可将其输出至采样控制电路，以使得该采样控制电路通过控制功率变换电路中的开关管工作而使光伏发电组件工作于最大功率点。该比较电路和电容充放电电路、采样控制电路协同工作，可获得最大功率点电压，即获得光伏发电组件的最大功率点，有利于使光伏优化器实现MPPT功能，提高光伏系统的发电效率。
在一种可行的实施方式中，如图9所示，图8所示的比较电路可以包括比较输出单元和同步单元。其中，比较输出单元的输入端可作为该比较电路的输入端，以连接时长获得单元的输出端，比较输出单元的输出端连接同步单元的输入端，同步单元的输出端可作为该比较电路的输出端。在该比较电路中，比较输出单元和同步单元共同作用以基于多个放电时长得到光伏发电组件在该MPP扫描周期中的最大功率点电压。具体的，采样控制电路可控制比较输出单元基于第一计数器输出的M个放电时长，获得并存储目标放电时长，以及将该目标放电时长输出至同步单元。该M个放电时长分别对应当前采样周期及当前采样周期之前的采样周期获得的采样电压，M为大于或等于1的整数，目标放电时长为上述M个放电时长中的最小值。也就是说，比较输出单元输出的目标放电时长，始终是在MPP扫描周期中第一个采样周期至当前采样周期(采样周期个数为M)获得的M个采样电压分别对应的M个放电时长中的最小值。即比较输出单元始终输出实时最小的放电时长作为目标放电时长至同步单元。相应的，采样控制电路可控制同步单元基于目标放电时长获得最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为获得最大功率点电压。可理解的，最大功率点电压为MPP扫描周期中获得的输出功率中的最大输出功率对应的采样电压，因此获得最大功率点电压的目标放电时长是该MPP扫描周期中所有采样周期分别对应的放电时长中的最小值。换句话说，当M等于MPP扫描周期中包括的采样周期总数时(或者说当采样电压为最大扫描电压时)，此时同步单元输出目标放电时长至同步单元，同步单元可基于此目标放电时长获得最大功率点电压。这样，采样控制电路控制比较输出单元基于多个放电时长得到所有放电时长中的最小值(即最小放电时长)作为目标放电时长，并将该目标放电时长输出至同步单元，以及控制同步单元基于该目标放电时长获得最大功率点电压。采样控制电路、比较输出单元和同步单元共同作用后可基于电容充放电电路输出的多个放电时长获得最大功率点电压以实现MPPT，有利于提高光伏优化器的适用性，提高系统发电效率。
参见图10，图10是本申请实施例提供的光伏优化器的又一结构示意图。如图10所示，图9所示的比较输出单元可以包括第二比较器(如图10中的比较器COMP2)和第一寄存器(如图10中的寄存器REG1)。第二比较器的两个输入端分别连接上述第一计数器的输出端和第一寄存器的输出端。这里，第二比较器可为数字比较器。第二比较器的两个输入端可包括如图10中比较器COMP2的COMP端和COMN端。其中，COMN端连接第一计数器的输出端，COMP端连接第一寄存器的输出端。第二比较器的工作原理可为：当COMP端接收到的值大于COMN端接收到的值时，输出高电平(或输出1)；当COMP端接收到的值小于COMN端接收到的值时，输出低电平(或输出0)；当COMP端接收到的值等于COMN端接收到的值时，可以输出低电平，可选的，也可以输出高电平。第二比较器的输出端连接第一寄存器的使能端，第一寄存器的数据输入端连接上述第一计数器的输出端。第一寄存器的使能端可为如图10中REG1的LOAD端，第一寄存器的数据输入端可为如图10中REG1的IN端。第一寄存器的工作原理为：在LOAD端接收到高电平(也即LOAD端的值为1)时，第一寄存器写入IN端接收到的数据并进行存储；在LOAD端接收到低电平时(也即LOAD端的值为0)，第一寄存器保持原来存储的值不变。本申请实施例中，采样控制电路可控制第二比较器比较第一计数器输出的第二放电时长与第一寄存器存储的目标放电时长的大小得到比较信号，并控制第二比较器将该比较信号输出至第一寄存器。这里，该第二放电时长为上述M个放电时长中的任一个放电时长。这里，该比较信号可包括高电平或低电平(也即1或0)。当第一计数器输出的第二放电时长小于第一寄存器存储的目标放电时长时，比较信号为高电平，第一寄存器可写入新数据，即将该第一计数器输出的第二放电时长作为更新后的目标放电时长进行存储；当第一计数器输出的第二放电时长大于第一寄存器存储的目标放电时长时，比较信号为低电平，第一寄存器可保持原来存储的数据不变，即将该第一寄存器原来存储的目标放电时长作为更新后的目标放电时长进行存储。换句话说，比较信号用于控制第一寄存器将上述目标放电时长与第二放电时长中的较小值作为更新后的目标放电时长进行存储。即第二比较器用于将第一计数器实时输出的放电时长与第一寄存器存储的实时最小放电时长(即之前输出的放电时长中的最小值，也即目标放电时长)进行比较，生成比较信号，通过比较信号使得第一寄存器得到两者中的较小值作为更新后的实时最小放电时长(也即更新后的目标放电时长)并存储。采样控制电路还用于控制第一寄存器存储上述更新后的目标放电时长。采样控制电路还用于控制第二比较器将上述比较信号输出至同步单元。可理解的，当第二放电时长为MPP扫描周期中的第一个采样周期获得的采样电压对应的放电时长时，第一计数器输出该放电时长至第一寄存器，第一寄存器写入该放电时长作为初始的目标放电时长。这样，在第一计数器得到第二个采样周期获得的采样电压对应的放电时长时，第二比较器可比较该第一计数器的输出和第一寄存器中存储的初始的目标放电时长，生成比较信号。本申请实施例中，采样控制电路控制第二比较器对MPP扫描周期中不同采样周期获得的采样电压分别对应的放电时长进行比较可得到比较信号，通过该比较信号使得第一寄存器对实时最小放电时长进行存储，可获得该MPP扫描周期中所有放电时长中的最小值，控制第二比较器将比较信号输出至同步单元可使得同步单元获得最小放电时长对应的采样电压，从而获得最大功率点电压。这样，在获得最小放电时长的同时可使同步单元得到最大功率点电压，从而实现MPPT功能，提高光伏系统发电效率。
在一种可行的实施方式中，如图9所示的同步单元包括第二计数器(如图10中的计数器CNT2)和第二寄存器(如图10中的寄存器REG2)。第二寄存器的数据输入端连接第二计数器的输出端，第二寄存器的使能端连接第二比较器的输出端，第二寄存器的输出端作为该同步单元的输出端。这里，第二寄存器的使能端可为如图10中REG2的LOAD端，第二寄存器的数据输入端可为如图10中REG2的IN端。第二寄存器的工作原理可与第一寄存器的工作原理类似，这里不再赘述。本申请实施例中，采样控制电路可用于控制第二计数器计算获得光伏发电组件的采样电压和采样电流的采样周期的个数，并将该采样周期个数输出至第二寄存器。换句话说，控制第二计数器对光伏发电组件在该MPP扫描周期中的已进行采样的采样周期的个数进行计数并输出该采样周期个数。这里，第二计数器的时钟信号(如图10中的CLK2)与第一计数器的时钟信号(如图10中的CLK1)可以是不同的时钟信号。第二计数器的开始信号(如图10中的CNT2_Start)与第一计数器的开始信号(如图10中的CNT1_Start)的置位时间也可以不同。采样控制电路还可用于控制第二寄存器在接收到的比较信号为第一比较信号时，将第二计数器输出的采样周期个数作为目标数值进行存储。其中，第一比较信号用于指示第一寄存器存储的目标放电时长将发生变化。具体的，第一比较信号可以为使能第二寄存器写入新数据的比较信号，如第一比较信号可以为高电平。第二寄存器还用于在第二计数器输出的采样周期个数等于最大采样周期个数时，输出最大功率点电压，其中，该最大功率点电压基于第二寄存器存储的目标数值和扫描步长得到。这里，最大采样周期个数是指该MPP扫描周期包括的所有采样周期的个数。由于MPP扫描周期内光伏发电组件的输出电压(也即采样电压)是基于预设的扫描步长逐步变化的，基于上述第二计数器输出的采样周期个数和扫描步长，即可获得当前的采样电压。当第二计数器获得并输出本次MPP扫描周期中从第一个采样周期至当前采样周期所经历的采样周期的个数，本次扫描过程结束时第二寄存器此时可输出最大功率点电压。采样控制电路可控制第二寄存器存储目标放电时长对应的采样电压，这里，当第二计数器输出的采样周期个数为最大采样周期个数时，目标放电时长对应的采样电压即为全局最大功率点对应的输出电压，也即最大功率点电压Umpp。这样，通过控制同步单元中的第二计数器和第二寄存器协同工作，可在比较输出单元得到全局最小的目标放电时长时也同步获得最大功率点电压，以使得光伏优化器实现MPPT功能，可降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性。
在一些可行的实施方式中，本申请实施例提供的光伏优化器中的功率变换电路可以包括DC-DC变换电路。该光伏优化器中的采样控制电路可以用于基于比较电路输出的最大功率点电压和光伏发电组件的实时采样电压生成驱动控制信号，并基于该驱动控制信号控制DC-DC变换电路中的开关管导通或关断，以使得该光伏发电组件的输出电压达到上述MPP扫描周期对应的最大功率点电压。换句话说，基于该驱动控制信号可控制DC-DC变换电路中的功率开关管工作，使得光伏发电组件的输出功率达到该MPP扫描周期对应的最大功率。这样，该光伏优化器可实现MPPT功能，使得光伏发电组件可尽量工作于全局最大功率点，从而提高光伏发电系统的发电效率。该光伏优化器的电路结构简单，在保证实现MPPT功能的同时，可降低电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。可理解的，一方面，光伏优化器中的采样控制电路可以控制电容充放电电路和比较电路工作，获得最大功率点电压，实现MPPT的控制。另一方面，该采样控制电路还可以基于获得的最大功率点电压和光伏发电组件的实时采样电压获得驱动控制信号，以控制DC-DC变换电路中的开关管工作使得光伏发电组件工作于最大功率点。此时该采样控制电路可实现环路控制。实际应用中，MPPT控制和环路控制这两种功能都可以由采样控制电路实现，也可以由采样控制电路中包括的不同的模块分别实现，具体可基于实际场景进行确定，本申请对此不作限制。
在一种可能的实施方式中，上述光伏系统中的光伏优化器可以基于定周期进行全局扫描，以获得与MPP扫描周期对应的最大功率和/或最大功率点电压。例如，每间隔一个预设时长t1就进行一次全局扫描，获得该MPP扫描周期对应的最大功率点电压。基于该最大功率点电压和光伏发电组件的实时采样电压生成驱动信号以控制光伏发电组件工作于该MPP扫描周期对应的最大功率点。可选的，上述光伏系统中的光伏优化器也可以基于光伏发电组件的输出功率的变化情况进行全局扫描，以获得与该MPP扫描周期对应的最大功率和/或最大功率点电压。例如，当光伏发电组件的输出功率变化值或变化率超过预设阈值时，可控制上述光伏优化器开始全局扫描，获得本次MPP扫描周期对应的最大功率点电压。可选的，上述光伏系统中的控制器还可以结合上述两种全局扫描的方式，或采用其他方式确定开始全局扫描的时机，具体可以根据实际应用场景确定，本申请不作限制。在一种可能的实施方式中，上述光伏优化器可以在获得比较电路输出的最大功率点电压的基础上，在该最大功率点电压附近的电压区间内进行扰动观察，以获得更精确的最大功率点。
本申请实施例中，光伏优化器中的采样控制电路可控制第一开关导通或关断使得电容充放电电路中的目标电容进行多次充放电，以及基于第一电阻的电压变化得到多个放电时长，基于该多个放电时长获得多个放电时长中最小放电时长对应的采样电压作为最大功率点电压，控制功率变换电路中的开关管工作以使得光伏发电组件的输出电压达到该最大功率点电压。本申请实施例中利用目标电容的放电时长来衡量光伏发电组件的输出功率，基于该放电时长获得最大功率点电压并使光伏发电组件工作于最大功率点，使得光伏优化器中使用电阻电容等简单元件即可实现MPPT功能，可减少昂贵元件如乘法器等的使用，从而降低光伏优化器的电路成本，提高光伏优化器的适用性，提高光伏系统的发电效率。

Claims (12)

1.一种光伏优化器，其特征在于，包括：功率变换电路、采样控制电路和电容充放电电路，所述采样控制电路用于连接光伏发电组件；所述电容充放电电路包括目标电容、第一电阻和第一开关，所述目标电容通过所述第一电阻接地，所述采样控制电路通过所述第一开关连接所述目标电容与所述第一电阻的串联连接点；所述功率变换电路连接所述光伏发电组件和所述采样控制电路；
所述采样控制电路用于控制所述第一开关导通或关断以使得所述目标电容进行多次充放电，并基于所述第一电阻的电压变化获得所述目标电容的多个放电时长，所述目标电容进行一次充放电对应一个放电时长；
所述采样控制电路还用于基于所述多个放电时长获得所述多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为最大功率点电压，并控制所述功率变换电路中的开关管导通或关断以使得所述光伏发电组件的输出电压达到所述最大功率点电压。
2.根据权利要求1所述的光伏优化器，其特征在于，所述采样控制电路用于在第一采样周期获得第一采样电压时，控制所述第一开关导通，基于所述第一采样电压为所述目标电容充电，所述第一采样周期为最大功率点MPP扫描周期中包括的多个采样周期中的任一个采样周期；
所述采样控制电路还用于在所述目标电容两端的电压达到目标电压时，控制所述第一开关关断，以使得所述目标电容开始放电，所述目标电压基于所述第一采样电压得到。
3.根据权利要求2所述的光伏优化器，其特征在于，所述电容充放电电路还包括时长获得单元，所述时长获得单元的输入端连接所述目标电容与所述第一电阻的串联连接点，所述时长获得单元的输出端作为所述电容充放电电路的输出端；
所述采样控制电路用于在获得所述第一采样电压且所述第一开关首次关断时，控制所述时长获得单元基于所述第一电阻的电压变化获得所述目标电容的第一放电时长，所述第一放电时长与所述第一采样电压对应。
4.根据权利要求3所述的光伏优化器，其特征在于，所述时长获得单元包括第一比较器和第一计数器，所述第一比较器的正相输入端连接所述目标电容与所述第一电阻的串联连接点，所述第一比较器的反相输入端连接所述采样控制电路，所述第一比较器的输出端连接所述第一计数器的输入端，所述第一计数器的输出端作为所述时长获得单元的输出端；
所述采样控制电路用于在获得所述第一采样电压且所述第一开关首次关断后，控制所述第一比较器基于所述第一电阻的电压变化输出第一电平信号至所述第一计数器，所述第一电平信号包括低电平或高电平；
所述采样控制电路还用于在获得所述第一采样电压且所述第一开关首次关断时，控制所述第一计数器开始计数，并控制所述第一计数器在接收到的所述第一电平信号发生跳变时停止计数，获得第一计数值作为所述第一放电时长。
5.根据权利要求4所述的光伏优化器，其特征在于，所述电容充放电电路还包括第二电阻，所述采样控制电路通过所述第二电阻接地；
所述采样控制电路用于在所述第一采样周期获得第一采样电流且所述第一开关首次关断后，控制所述第一比较器输出所述第一电平信号至所述第一计数器，所述第一电平信号是所述第一比较器比较所述第一电阻的电压和所述第二电阻的电压的大小得到的电平信号。
6.根据权利要求4或5所述的光伏优化器，其特征在于，所述电容充放电电路还包括第一放大器，所述第一放大器的反相输入端连接所述采样控制电路，所述第一放大器的输出端通过所述第一开关连接所述目标电容与所述第一电阻的串联连接点。
7.根据权利要求4-6任一项所述的光伏优化器，其特征在于，所述光伏优化器还包括比较电路，所述比较电路的输入端连接所述电容充放电电路的输出端；
所述采样控制电路用于控制所述比较电路基于所述多个放电时长获得所述多个放电时长中的最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为所述最大功率点电压。
8.根据权利要求7所述的光伏优化器，其特征在于，所述比较电路包括比较输出单元和同步单元，所述比较输出单元的输入端连接所述时长获得单元的输出端，所述比较输出单元的输出端连接所述同步单元的输入端；所述采样控制电路用于：
控制所述比较输出单元基于所述第一计数器输出的M个放电时长，得到目标放电时长并存储，所述M个放电时长分别对应当前采样周期及所述当前采样周期之前的采样周期获得的采样电压，所述M为大于或等于1的整数，所述目标放电时长为所述M个放电时长中的最小值；
控制所述同步单元基于所述目标放电时长获得所述最小放电时长对应的光伏发电组件的采样电压作为所述最大功率点电压。
9.根据权利要求8所述的光伏优化器，其特征在于，所述比较输出单元包括第二比较器和第一寄存器，所述第二比较器的两个输入端分别连接所述第一计数器的输出端和所述第一寄存器的输出端，所述第二比较器的输出端连接所述第一寄存器的使能端，所述第一寄存器的数据输入端连接所述第一计数器的输出端；所述采样控制电路用于：
控制所述第二比较器比较所述第一计数器输出的第二放电时长与所述第一寄存器存储的所述目标放电时长的大小得到比较信号，并控制所述第二比较器将所述比较信号输出至所述第一寄存器，所述比较信号用于控制所述第一寄存器将所述目标放电时长与所述第二放电时长中的较小值作为更新后的目标放电时长进行存储，所述第二放电时长为所述M个放电时长中的任一个放电时长；
控制所述第一寄存器存储所述更新后的目标放电时长；
控制所述第二比较器将所述比较信号输出至所述同步单元。
10.根据权利要求9所述的光伏优化器，其特征在于，所述同步单元包括第二计数器和第二寄存器，所述第二寄存器的使能端连接所述第二比较器的输出端，所述第二寄存器的数据输入端连接所述第二计数器的输出端，所述第二寄存器的输出端作为所述同步单元的输出端；所述采样控制电路用于：
控制所述第二计数器计算获得所述光伏发电组件的采样电压和采样电流的采样周期个数，并控制所述第二计数器将所述采样周期个数输出至所述第二寄存器；
控制所述第二寄存器在接收到的所述比较信号为第一比较信号时，将所述第二计数器输出的所述采样周期个数作为目标数值进行存储，所述第一比较信号用于指示所述第一寄存器存储的目标放电时长发生变化；
在所述第二计数器输出的所述采样周期个数等于最大采样周期个数时，控制所述第二寄存器获得所述最大功率点电压，所述最大功率点电压基于所述第二寄存器存储的所述目标数值和扫描步长得到。
11.根据权利要求7-10任一项所述的光伏优化器，其特征在于，所述功率变换电路包括直流DC-DC变换电路；
所述采样控制电路用于基于所述比较电路输出的最大功率点电压和所述光伏发电组件的实时采样电压生成驱动控制信号，并基于所述驱动控制信号控制所述DC-DC变换电路中的功率开关管导通或关断，以使得所述光伏发电组件的输出电压达到所述最大功率点电压。
12.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括逆变器和如权利要求1-11任一项所述的光伏优化器；所述光伏优化器的输入端用于连接光伏发电组件，所述光伏优化器的输出端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端用于连接负载；所述负载包括交流负载；
所述逆变器用于接收所述光伏优化器输出的直流电，以及将所述直流电逆变为交流电为所述负载供电。
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