[發明專利]一種智能自平衡光伏串聯電池組件

有效

• 申請號: 201310378698.6
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104143955B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 童立青;佘遠漢
• 申請（專利權）人: 慈溪市源順光電科技有限公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;G05F1/67
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及太陽能光伏電池組件領域，尤其涉及一種智能自平衡光伏串聯電池組件。

背景技術

目前，光伏發電系統的運行年限一般都設計為15年，而光伏電池組件的壽命更長一般超過25年，希望在其生命周期內發揮最大的效果。而在實際光伏發電系統中，光伏電池隨時間的衰退（每年以0.5%-1%退化）以及外在環境因素（光伏陰影遮擋）使得光伏組件或組件之間輸出電壓、電流失配，從而導致光伏組件的發電效率和壽命下降。現在研究表明，由于光伏電池本身不均衡性（RP不同，包括：材料、封裝技術和光學損失）導致光伏組件失配的造成效率損失約為10%～15%。而安裝環境中的光伏陰影遮擋，不僅使光伏組件內部嚴重失配，并使傍路二極管的熱能耗散令光伏組件性能加速退化，給光伏組件帶來諸多如輸出功率急劇減小、“熱斑效應”、最大功率點跟蹤（Maximum?Power?Point?Tracking，MPPT）技術失效等問題。從實際并網電站的應用中，光伏系統中光伏遮陰問題會造成光伏發電效率低于理論值15%-20%，例如，當一個太陽能光伏光伏電站中大約有10%的電池板受陰影遮擋，在極端情況下會造成光伏電站60%的功率損失，平均造成的功率損失在30%左右。同時長時間陰影遮擋會引起的旁路二極管過流、過溫損害及壽命降低，嚴重的會導致光伏電池板燒毀，引起火災。因此，平衡光伏組件的電壓和電流失配輸出是提高光伏系統利用效率較直接有效的方法。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種智能自平衡光伏串聯電池組件，以平衡光伏組件內串聯電池組輸出電壓、電流失配，提高光伏系統利用效率。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一種智能自平衡光伏串聯電池組件，包括串聯電池組件，其中，還包括分布式平衡優化電路、控制電路和采樣電路，所述串聯電池組件、所述采樣電路、所述控制電路和所述分布式平衡優化電路依次連接，所述分布式平衡優化電路和所述采樣電路連接，所述分布式平衡優化電路上牽出組件引出線以連接外部組件。

上述智能自平衡光伏串聯電池組件，其中所述分布式平衡優化電路包括分別與所述串聯電池組件中電池數量相等的第一電容和功率管，所述第一電容的兩端和所述功率管的兩端分別與所述串聯電池組件中的每一個電池對應連接，且所述第一電容之間相互串接，所述功率管之間相互串接；每相鄰兩組所述第一電容和所述功率管之間跨接一變壓器；所述串聯電池組件還與一第二電容并接。

上述智能自平衡光伏串聯電池組件，其中，每個所述功率管由一NMOS管和一與所述NMOS管對應的反并聯二極管構成。

與已有技術相比，本發明的有益效果在于：

針對串聯光伏電池組，增加了一個分布式自平衡優化電路，可實現從光伏電池，平衡優化電路和并網逆變電路的最大效率轉化，同時存在的電路也能夠反向導通，增加反向續流能力，能提高光伏電池組件的壽命和可靠性。

附圖說明

圖1是本發明智能自平衡光伏串聯電池組件的結構示意框圖；

圖2是本發明智能自平衡光伏串聯電池組件的分布式平衡優化電路的結構示意圖；

圖3是本發明智能自平衡光伏串聯電池組件的控制電路的控制邏輯示意圖。

具體實施方式

下面結合原理圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明智能自平衡光伏串聯電池組件包括串聯電池組件1、分布式平衡優化電路2、控制電路4和采樣電路5，串聯電池組件1、采樣電路5、控制電路4和分布式平衡優化電路2依次連接，分布式平衡優化電路2和采樣電路5連接，分布式平衡優化電路2上牽出組件引出線3以連接外部組件。

分布式平衡優化電路2包括分別與串聯電池組件1中電池數量相等的第一電容和功率管，第一電容的兩端和功率管的兩端分別與串聯電池組件1中的每一個電池對應連接，且第一電容之間相互串接，功率管之間相互串接。每相鄰兩組第一電容和功率管之間跨接一變壓器，串聯電池組件1還與一第二電容并接。

每個功率管由一NMOS管和一與NMOS管對應的反并聯二極管構成，NMOS管的源極與二極管的正極連接，NMOS管的漏極與二極管的負極連接。