CN203071590U - 功率优化装置及太阳能电池板及并网发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种功率优化装置及太阳能电池板及并网发电系统，所述功率优化装置用于与一个太阳能电池板相连，所述功率优化装置进一步包括：若干功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个电池模组相连，所述电池模组包括一个或者相互串联的若干个电池单元，不同所述功率优化器的所述输出端之间串联连接。一个所述功率优化器用于与一个电池模组相连，在太阳能电池板部分遮挡或者部分电池单元损坏时，所述功率优化器跟踪的所述一个电池模组的输出电压或者电流曲线相对简单，峰值为一个后者或者有限的几个，可实现一个电池模组的输出功率最大化，进而实现整个太阳能电池板的最大功率输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能并网发电技术，具体是一种太阳能电池板功率优化装置。
背景技术
太阳能发电系统主要包括集中式太阳能并网发电系统和分布式太阳能并网发电系统，其中的分布式太阳能并网发电系统由于其能优化太阳能电池板的工作状态，在多数情况下可以提高系统的年发电量，目前日益得到重视并成为一个研究热点。目前流行的分布式太阳能并网发电系统包括基于太阳能微逆变器的发电系统和采用了太阳能电池板最大功率优化装置的系统，微逆变器一般用于屋顶等小型太阳能并网发电系统中；而太阳能电池板最大功率优化装置一般用于中大型太阳能并网发电系统中。这两种结构都可以优化每块太阳能电池板的工作状态，从而提高能量产出。
中国专利文献CN102780398A公开了一种太阳能光伏电池板的组件优化器及其控制方法，每个组件优化器用于与一个电池板组件相连，用于保证光伏太阳能电池板组件之间不会产生失衡现象，实现每个电池板组件的最大功率输出。其中，上述专利文献中公开的所述组件优化器即为太阳能电池板最大功率优化装置。这种结构使得每块太阳能电池板得到优化，在整块太阳能电池板被遮挡的情况下能够取得较好的效果。
但是在太阳能并网发电系统实际应用时，整块电池板被遮挡的情况很少，往往是一块电池板的一部分被遮挡或一块电池板上的部分电池出现故障，这种情况下整个电池板的输出曲线变得复杂，往往会有多个峰值出现，一个太阳能电池板最大功率优化装置只能跟踪一个峰值，如果只跟踪最早的峰值则无法保证跟踪出的峰值是实际的最大峰值，而如果要跟踪完所有的峰值最终确定最大的峰值附近为最大功率输出点，在跟踪的过程中会损失大量功率，同样无法实现整个电池板的最大功率输出。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的是现有太阳能并网发电系统中一个功率优化装置针对一个电池板设置带来的无法实现功率最大化输出的技术问题，提供一种可达到更好优化效果的太阳能电池板功率优化装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种功率优化装置，用于与一个太阳能电池板相连，所述功率优化装置进一步包括：
若干功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个电池模组相连，所述电池模组包括一个或者相互串联的若干个电池单元，不同所述功率优化器的所述输出端之间串联连接。
一个所述太阳能电池板中包括三到十个所述电池模组。
所述功率优化器进一步包括：
最大功率跟踪控制器，与所述电池模组的输出端相连，采集所述电池模组的输出电压或者/和电流信号，跟踪计算出所述电池模组的最大输出功率形成控制参考信号并输出；
DC/DC功率变换器，接收所述最大功率跟踪控制器输出的所述控制参考信号，在所述控制参考信号的控制下将所述电池模组的输出变换到所述最大功率跟踪控制器跟踪出的最大功率值附近进行输出。
同时，提供一种太阳能电池板，包括：
一个太阳能电池板；
一个功率优化装置，一个所述功率优化装置与一个所述太阳能电池板相连；
所述功率优化装置进一步包括：
若干功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个电池模组相连，所述电池模组包括一个或者相互串联的若干个电池单元，不同所述功率优化器的所述输出端之间串联连接。
还包括；
一个接线盒，所述接线盒设置于一个所述太阳能电池板的背面，所述接线盒内设置有与所述太阳能电池板相连的若干个功率优化器；
一个电路板，设置于所述接线盒内，若干个所述功率优化器设置于一个所述电路板上，每个所述功率优化器通过所述电路板与所述电池模组连接。
还包括，
一个通信数据处理器，设置于所述接线盒内，所述通信数据处理器与每个所述功率优化器的输出端相连，采集所述功率优化器的输出的电压或者/和电流信号并输出。
一个所述太阳能电池板中包括三到十个所述电池模组。
所述功率优化器进一步包括：
最大功率跟踪控制器，与所述电池模组的输出端相连，采集所述电池模组的输出电压或者/和电流信号，跟踪计算出所述电池模组的最大输出功率形成控制参考信号并输出；
DC/DC功率变换器，接收所述最大功率跟踪控制器输出的所述控制参考信号，在所述控制参考信号的控制下将所述电池模组的输出变换到所述最大功率跟踪控制器跟踪出的最大功率值附近进行输出。
同时，还提供一种太阳能并网发电系统，包括，
由相互串联的若干个上述的太阳能电池板构成的太阳能发电支路；
逆变器，所述逆变器的输入端与所述太阳能发电支路的输出端相连，接收所述太阳能发电支路输出的直流电并将其转换成交流电输出。
还包括一个监控服务器，所述监控服务器接收每个通信数据处理器输出的电压或者/和电流信号，并计算相应的输出功率并在所述监控服务器上显示。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型的所述功率优化装置，用于与一个太阳能电池板相连，所述功率优化装置进一步包括：若干功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个电池模组相连，所述电池模组包括一个或者相互串联的若干个电池单元，不同所述功率优化器的所述输出端之间串联连接。一个所述功率优化器用于与一个电池模组相连，在太阳能电池板部分遮挡或者部分电池单元损坏时，所述功率优化器跟踪的所述一个电池模组的输出电压或者电流曲线相对简单，峰值为一个后者有限的几个，可方便实现一个电池模组的输出功率最大化，进而实现整个太阳能电池板的最大功率输出。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型一个实施例的太阳能并网发电系统的结构示意图；
图2为本实用新型一个实施例的太阳能电池板的结构示意图；
图3为本实用新型一个实施例的接线盒的结构示意图；
图4为本实用新型一个实施例的功率优化器的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-太阳能电池板，10-电池单元，11-功率优化装置。
具体实施方式
参见图1所示，本实用新型一个实施例的一种中大功率太阳能并网发电系统，包括，互相并联连接的N条太阳能发电支路，其中的N取决于系统功率，可以是数条太阳能发电支路或几十条太阳能发电支路；
每条所述太阳发电支路由相互串联的K个太阳能电池板1构成，其中K一般为10～20个；
一个集中式中大功率逆变器，所述逆变器的输入端与所述太阳能发电支路的输出端相连，接收所述太阳能发电支路输出的直流电并将其转换成交流电输出给电网；
参见图2所示，作为本实用新型一个具体实施例的太阳能电池板1，包括：
一个太阳能电池板1，所述太阳能电池板1由若干个电池单元10组成，本实施例中电池单元10的个数以72为例，相邻的24个电池单元10相互串联构成一个电池模组；所述电池模组中电池单元10的数量可以在1到71中根据实际需要任意选用，所述电池模组含有的电池单元10的数量越少，本实用新型的所述太阳能电池板1的优化程度越高，相应的成本增加越多；反之，所述电池模组含有的电池单元10的数量越多，本实用新型的所述太阳能电池板1的优化程度越差，相应的成本增加越少；综合优化程度和效率一般将一个太阳能电池板中包含的电池模组的数量定在三到十个之间；
一个功率优化装置11，一个所述功率优化装置11与一个所述太阳能电池板1相连；所述功率优化装置11进一步包括：
三个功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个所述电池模组的输出端相连，不同所述功率优化器的所述输出端之间串联连接，形成所述太阳能电池板1的输出端；
一个接线盒，具体参见图3所示，所述接线盒设置于一个所述太阳能电池板1的背面，所述接线盒内设置有与所述太阳能电池板1相连的三个功率优化器；
一个电路板，设置于所述接线盒内，若干个所述功率优化器设置于一个所述电路板上，每个所述功率优化器通过所述电路板与所述电池模组连接。
本实用新型采用的所述接线盒和一个太阳能电池板1集成连接的方式，使得在实际安装太阳能并网发电系统时，只需将不同的所述太阳能电池板1串联、并联即可，在安装现场无需像现有技术中的太阳能电池板1那样通过连接接头和电缆为每个太阳能电池板1串联一个优化器，即省去了现场的安装步骤，节省了人力成本；同时，也节省了连接接头和电缆的使用，真正实现了即插即用。
一个通信数据处理器，设置于所述接线盒内，所述通信数据处理器与每个所述功率优化器的输出端相连，采集所述功率优化器的输出的电压或者/和电流信号并输出。
所述太阳能并网发现系统还包括一个监控服务器，所述监控服务器接收每个通信数据处理器输出的电压或者/和电流信号并显示，方便集中查看整个系统各个电池板的实时工作状况，减少现场管理人员的工作量。
作为本实用新型的一个所述功率优化器的具体实施方式，
具体参见图4所示,所述功率优化器进一步包括：
最大功率跟踪控制器，与所述电池模组的输出端相连，采集所述电池模组的输出电压或者/和电流信号，跟踪计算出所述电池模组的最大输出功率形成控制参考信号并输出；
DC/DC功率变换器，接收所述最大功率跟踪控制器输出的所述控制参考信号，在所述控制参考信号的控制下将所述电池模组的输出变换到所述最大功率跟踪控制器跟踪出的最大功率值附近进行输出。
具体参见图3所示,所述最大功率跟踪控制器的输入信号为电池模组的端电压Vpv和输出电流Ipv,其中,所述端电压Vpv通过一个电压采样电路获得，所述输出电流Ipv通过一个电流采样电路获得。所述端电压Vpv和所述输出电流Ipv两个信号送入最大功率跟踪控制模块(MPPT)后，所述最大功率跟踪控制模块会对所述电池模组的当前工作状态进行分析，然后依据MPPT控制算法生成并输出控制信号，控制DC/DC变换器的工作状态，使得太阳能电池组稳定工作在最大功率输出点。实际中,所述最大功率跟踪控制模块一般为一个单片机或者数字信号处理器，其内置最大功率跟踪控制算法软件程序,比如横电压跟踪法、开路电压比例系数法扰动观测法等。所述DC/DC变换器可以使用任意一种DC/DC变换器拓扑结构，实际中根据变换器效率及成本，体积等性能指标选用。图4中所示为基于BUCK降压变换器的DC/DC变换器结构,其进一步包括第一电容C1、第二电容C2、第一场效应晶体管Q1、第二场效应晶体管Q2和第一电感线圈L1以及驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述最大功率跟踪控制模块的输出端相连，所述驱动电路的输出端分别与所述第一场效应晶体管Q1和所述第二场效应晶体管Q2的栅极相连，所述驱动电路接收一个控制信号生两个驱动控制信号送到所述第一场效应晶体管Q1和所述第二场效应晶体管Q2，进而控制所述第一场效应晶体管Q1和所述第二场效应晶体管Q2的开和关，最终达到调节电池模组的端电压和输出电流使所述电池模组在最大功率点附近工作。
本实用新型上述实施例的一个中大功率太阳能并网发电系统，所述功率优化器用于与一个电池模组相连，在太阳能电池板1部分遮挡或者部分电池单元10损坏时，所述功率优化器跟踪的所述一个电池模组的输出电压或者电流曲线相对简单，峰值为一个后者有限的几个，可方便实现一个电池模组的输出功率最大化，进而实现整个太阳能电池板1的最大功率输出。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种功率优化装置，用于与一个太阳能电池板相连，其特征在于，所述功率优化装置进一步包括：
若干功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出
端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个电池模组相连，所述电
池模组包括一个或者相互串联的若干个电池单元，不同所述功率优化器的
所述输出端之间串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种功率优化装置，其特征在于：一个所述太阳能电池板中包括三到十个所述电池模组。
3.根据权利要求1或2所述的一种功率优化装置，其特征在于：所述功率优化器进一步包括：
最大功率跟踪控制器，与所述电池模组的输出端相连，采集所述电池模组的输出电压或者/和电流信号，跟踪计算出所述电池模组的最大输出功率形成控制参考信号并输出；
DC/DC功率变换器，接收所述最大功率跟踪控制器输出的所述控制参考信号，在所述控制参考信号的控制下将所述电池模组的输出变换到所述最大功率跟踪控制器跟踪出的最大功率值附近进行输出。
4.一种太阳能电池板，包括：
一个太阳能电池板；
一个功率优化装置，一个所述功率优化装置与一个所述太阳能电池板相连；
其特征在于，所述功率优化装置进一步包括：
若干功率优化器，每一个所述功率优化器均包括一个输入端和一个输出端，每个所述功率优化器的所述输入端用于与一个电池模组相连，所述电池模组包括一个或者相互串联的若干个电池单元，不同所述功率优化器的 所述输出端之间串联连接。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池板，其特征在于：还包括；
一个接线盒，所述接线盒设置于一个所述太阳能电池板的背面，所述接线盒内设置有与所述太阳能电池板相连的若干个功率优化器；
一个电路板，设置于所述接线盒内，若干个所述功率优化器设置于一个所述电路板上，每个所述功率优化器通过所述电路板与所述电池模组连接。
6.根据要求5所述的一种太阳能电池板，其特征在于：还包括，
一个通信数据处理器，设置于所述接线盒内，所述通信数据处理器与每个所述功率优化器的输出端相连，采集所述功率优化器的输出的电压或者/和电流信号并输出。
7.根据权利要求4-6任一所述的一种太阳能电池板，其特征在于：一个所述太阳能电池板中包括三到十个所述电池模组。
8.根据要求4-6任一所述的一种太阳能电池板，其特征在于：所述功率优化器进一步包括：
最大功率跟踪控制器，与所述电池模组的输出端相连，采集所述电池模组的输出电压或者/和电流信号，跟踪计算出所述电池模组的最大输出功率形成控制参考信号并输出；
DC/DC功率变换器，接收所述最大功率跟踪控制器输出的所述控制参考信号，在所述控制参考信号的控制下将所述电池模组的输出变换到所述最大功率跟踪控制器跟踪出的最大功率值附近进行输出。
9.一种太阳能并网发电系统，其特征在于，包括，
由相互串联的若干个如权利要求4-8任一所述的太阳能电池板构成的太阳能发电支路；
逆变器，所述逆变器的输入端与所述太阳能发电支路的输出端相连，接收所述太阳能发电支路输出的直流电并将其转换成交流电输出。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能并网发电系统，其特征在于，还 包括一个监控服务器，所述监控服务器接收每个通信数据处理器输出的电压或者/和电流信号，并计算相应的输出功率并在所述监控服务器上显示。
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