[實(shí)用新型]一種光伏電源優(yōu)化器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220287356.4
• 申請(qǐng)日: 2012-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202906790U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮亮;李劍輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東旭粵新能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02N6/00
• 分類(lèi)號(hào): H02N6/00
• 代理公司: 廣州新諾專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及應(yīng)用在光伏發(fā)電領(lǐng)域的光伏電源優(yōu)化器。

背景技術(shù)

如今，很多安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的用戶(hù)已經(jīng)意識(shí)到部分或間歇性的遮蔽會(huì)影響到系統(tǒng)的發(fā)電量。現(xiàn)在也安裝和即將安裝的太陽(yáng)能系統(tǒng)，普遍采用的是集中式MPPT系統(tǒng)，由于陰影或其它因素造成的電池板不匹配會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板中功率損耗不均勻，其中10%的陰影就可能導(dǎo)致所獲能源50%的損耗。

一些商業(yè)和住宅設(shè)施未能充分發(fā)揮其能源輸出的潛力，由于電池板不匹配導(dǎo)致能源輸出不理想，致使一些其他項(xiàng)目被放棄。從本質(zhì)上講，存在固有空間利用不足和能源提供不足的問(wèn)題。

在輻射、溫度以及其它電池參數(shù)統(tǒng)一的情況下，除了轉(zhuǎn)換效率差異之外，分布式MPPT和集中式MPPT的性能之間沒(méi)有差異。光伏系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，陣列中的個(gè)別或部分組件由于受到遮擋、塵土、鳥(niǎo)類(lèi)糞便、各種天氣變化、陣列朝向、組件不一致性等造成系統(tǒng)整體輸出功率下降這一問(wèn)題，采用集中式MPPT技術(shù)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致更多的不均勻損失。集中式最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)(MPPT)功能的標(biāo)準(zhǔn)并網(wǎng)配置，其中一個(gè)組列的兩個(gè)電池板被遮蔽。集中式MPPT無(wú)法設(shè)置直流電壓，因此無(wú)法令兩個(gè)組列的輸出功率都達(dá)到最大。在高直流電壓點(diǎn)(M1)，MPPT使未遮蔽組列的輸出功率達(dá)到最大。在低直流電壓點(diǎn)(M2)，MPPT將使遮蔽組列的輸出功率達(dá)到最大：旁路二極管繞過(guò)遮蔽電池板，此組列的未遮蔽電池板將提供全量電流。陣列的多個(gè)MPP可能導(dǎo)致集中最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）配置的額外損失，因?yàn)樽畲蠊β庶c(diǎn)跟蹤器可能得到錯(cuò)誤信息停止在局部最大點(diǎn)處，并穩(wěn)定在具有V-P特征的次優(yōu)點(diǎn)。不同的案例研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試證明，部分遮蔽對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)電量具有嚴(yán)重的影響。通過(guò)使用分布式MPPT控制可以減輕遮蔽對(duì)系統(tǒng)的不利影響。

分布式MPPT（DMPPT）功能，單獨(dú)補(bǔ)償每塊光伏板的輸出；而集中式MPPT方案則是對(duì)整個(gè)光電板陣列應(yīng)用一個(gè)“最佳配合”的補(bǔ)償功能。由于不受相鄰模塊性能的影響，即便有一個(gè)模塊失效，每塊太陽(yáng)能電池板的輸出功率仍可最大化，因此DMPPT是提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能源生產(chǎn)率最有前景的技術(shù)。

為了防止由于塵土、鳥(niǎo)類(lèi)糞便、各種天氣變化、陣列朝向、組件不一致性等造成系統(tǒng)整體輸出功率下降這一問(wèn)題，需要采用分布式的MPPT技術(shù)降低遮擋對(duì)于能量輸出的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有補(bǔ)償光伏板的輸出，避免電池板受相鄰模塊性能的影響，能夠在光伏陣列中個(gè)別電池板出現(xiàn)失配問(wèn)題時(shí)，每塊電池板仍然能輸出最大的電力，盡可能降低失配帶來(lái)的發(fā)電量損失的光伏電源優(yōu)化器。

為了達(dá)到上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種光伏電源優(yōu)化器，包括為光伏電壓優(yōu)化器提供工作電源的開(kāi)關(guān)電源；用于升壓或降壓的DC/DC單元，其兩端分別連接光伏電源優(yōu)化器的輸入端和輸出端；用于確定光伏陣列最大功率工作點(diǎn)的MPPT控制單元，其連接并控制DC/DC單元；用于測(cè)量輸入端電流和電壓的輸入檢測(cè)單元，測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至MPPT控制單元；用于測(cè)量輸出端電流和電壓的輸出檢測(cè)單元，測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至MPPT控制單元。

進(jìn)一步地，所述電源優(yōu)化器還包括用于與計(jì)算機(jī)通訊的組件狀態(tài)監(jiān)視單元，其一端連接MPPT控制單元，另一端與計(jì)算機(jī)通訊連接。

進(jìn)一步地，所述電源優(yōu)化器還包括用于提供組件狀態(tài)監(jiān)視單元溫度信息的溫度檢測(cè)單元。

進(jìn)一步地，所述組件狀態(tài)監(jiān)視單元為RS485通訊組件狀態(tài)監(jiān)視單元。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型具有補(bǔ)償光伏板的輸出，避免電池板受相鄰模塊性能的影響優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)每個(gè)電源優(yōu)化器輸入檢測(cè)單元和輸出檢測(cè)單元檢測(cè)的數(shù)據(jù)，以及MPPT控制單元的運(yùn)算分析，控制DC/DC單元實(shí)現(xiàn)輸出功率最大化。即便有一個(gè)電池組件失效，每塊太陽(yáng)能電池板的電池組件輸出功率仍可最大化，解決個(gè)別或部分電池組件由于受到遮擋、塵土、鳥(niǎo)類(lèi)糞便、各種天氣變化、陣列朝向、組件不一致性等造成系統(tǒng)整體輸出功率下降這一問(wèn)題，針對(duì)陣列中的電池組件進(jìn)行分布式MPPT跟蹤，優(yōu)化輸出，使光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)維護(hù)更加高效的特點(diǎn)。

另外，每個(gè)電池組與電源優(yōu)化器相連。MPPT控制單元采用最大限度提高各電池組件輸出功率的最大功率點(diǎn)算法。整個(gè)陣列中所有電池組件具有相同的輸出電流，極大減少了熱斑問(wèn)題和采用內(nèi)部旁路模式。每個(gè)電源優(yōu)化器調(diào)節(jié)其輸出電壓以符合整體的總線電壓。結(jié)果是整個(gè)光伏系統(tǒng)將呈現(xiàn)具有單一最大功率點(diǎn)的I-V曲線，簡(jiǎn)化中央逆變器的操作，并盡可能降低失配帶來(lái)的發(fā)電量損失。

附圖說(shuō)明