[實用新型]帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列

有效

• 申請號: 201420219519.4
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN203883764U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 劉邦;羅曉曙;姚鑫;廖志賢;黎章霞;陳亞歡
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02S40/32
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本實用新型涉及光伏發電技術應用領域，具體涉及一種帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列。

背景技術

傳統的光伏發電陣列組成形式主要是集中式架構，多個光伏電池組件串并聯后與太陽能逆變器連接。太陽能逆變器中包含有最大功率追蹤模塊，簡稱為MPPT(英文全稱為Maximum?Power?Point?Tracking)模塊。MPPT模塊能夠實時偵測光伏發電陣列的電流和電壓值，并追蹤光伏發電陣列的最大輸出功率，使陣列以最大功率輸出對蓄電池充電。其主要特點是結構簡單，成本較低。但當陣列中的某些光伏電池組件在陰影遮擋時，會使未受遮擋的光伏電池組件受它們的影響，造成光伏發電陣列電流和電壓適配問題，導致光伏發電陣列的整體發電效率大幅降低。特別是安裝于城市建筑屋頂的光伏發電陣列，面積有限且易受遮擋，且每個光伏電池組件所處環境的溫度以及受光照程度或多或少有所差異，采用集中式的MPPT模塊對光伏發電陣列整體進行功率追蹤，達不到最佳的效果。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列，其包括多個光伏電池組件，每個光伏電池組件并聯一個功率優化器，對光伏發電陣列的每個光伏電池組件分別進行最大功率追蹤，從而避免光伏發電陣列在部分被陰影遮擋時造成的功率損失，提高整個光伏發電陣列的輸出功率。

為實現上述目的，本實用新型所設計的帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列，包括N個光伏電池組件，光伏電池組件串并聯構成陣列，每個光伏電池組件的輸出端和一個功率優化器并聯，m個光伏電池組件所并聯的m個功率優化器的正負端依序相連串接，構成一個光伏電池組件串，m為N的因數，且1＜m＜N。N/m個光伏電池組件串的串接的功率優化器首尾端并聯相接組成帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列。

其中功率優化器由信號采集模塊、MPPT模塊、驅動電路模塊以及DC/DC電路模塊組成。所述DC/DC電路模塊與光伏電池組件的輸出端并聯，DC/DC電路模塊的正負輸出端為該功率優化器的正負輸出端。所述信號采集模塊與DC/DC電路模塊連接，對光伏電池組件的輸出電壓、電流信號分別進行采樣與處理，信號采集模塊的輸出接入MPPT模塊的輸入端。MPPT模塊根據光伏電池組件的輸出電壓、電流信號產生最大功率追蹤的PWM波驅動信號，MPPT模塊的輸出接入驅動電路模塊輸入端，驅動電路模塊的輸出端連接DC/DC電路模塊的控制端。

上述方案中，N的取值根據實際所需發電功率或者光伏發電陣列的安裝面積決定，較佳方案N為4～1000的整數。

上述方案中，DC/DC電路模塊由BOOST電路、分壓電阻及測試電阻組成，其中兩個分壓電阻串聯后與BOOST電路的輸入端并聯，用于測試光伏電池組件的輸出電壓。測試電阻串聯在BOOST電路的輸入端正極，用于測試光伏電池組件的輸出電流。

上述方案中，信號采集模塊由2路信號采樣電路和2路A/D轉換電路組成，對電池組件的輸出電壓、電流信號分別進行采樣與A/D轉換。每路信號采樣電路包括差分輸入電路、運算放大器、線性隔離電路和二階有源低通濾波電路，差分輸入電路的輸入端與DC/DC電路模塊連接，差分輸入電路、運算放大器、線性隔離電路和二階有源低通濾波電路依次連接，二階有源低通濾波電路的輸出端送入對應的A/D轉換電路。A/D轉換電路的輸出端與MPPT模塊的輸入端相連接。

上述方案中，MPPT模塊由MPPT電路組成。

上述方案中，驅動電路模塊由電氣隔離電路和驅動電路組成，電氣隔離電路的輸入端與MPPT模塊的輸出端相連，電氣隔離電路的輸出端與驅動電路的輸入端相連，驅動電路的輸出端與DC/DC模塊的控制端相連。

與現有技術相比，本實用新型帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列的優點為，每個光伏電池組件都接有一個功率優化器，對每個光伏電池組件獨立進行最大功率追蹤，使陣列中未受陰影遮擋的電池組件不受被遮擋電池組件的影響，仍然能以最大功率輸出。大大減少了傳統集中式MPPT太陽能光伏發電系統中由于陰影遮擋造成的功率損失。本實用新型在光伏發電陣列面積固定的情況下，大幅提高光伏陣列發電效率，適用于面積受限且易受遮擋的城市光伏發電系統：如屋頂太陽能發電系統。

附圖說明

圖1是帶有太陽能功率優化器的光伏發電陣列實施例結構示意圖。

圖2是圖1中一個功率優化器的結構框圖。

具體實施方式