[發(fā)明專利]一種任意波形輸出的光伏優(yōu)化器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510417017.1
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN104993787B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷再興;魏天魁
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市浦來能源科技有限公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 李盛洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種任意波形輸出的光伏優(yōu)化器，可應(yīng)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)備主要有：逆變器、光伏優(yōu)化器。

其中，逆變器是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流正弦電能的裝置。逆變器可細(xì)分為：集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器，集中式和組串式逆變器是將太陽能電池板串聯(lián)起來再進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，從而將太陽能電池板的電能逆變成交流電；微型逆變器是對每一塊太陽能電池板進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，直接將太陽能電池板的電能逆變成交流電。兩者相比，微型逆變器在技術(shù)上更有優(yōu)勢：第一、由于它對每一塊太陽能電池板進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，因此微型逆變器發(fā)電量高；第二、系統(tǒng)中一塊太陽能電池板出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他電池板的正常運(yùn)行；第三、微型逆變器中沒有電勢誘導(dǎo)衰減的(PID)問題。

光伏優(yōu)化器汲取了微型逆變器的優(yōu)點(diǎn)：對每一塊太陽能電池板進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，輸出直流電給逆變器，再由逆變器逆變成交流電，有效地彌補(bǔ)了組串式逆變器的不足。但是，現(xiàn)有的逆變器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，很難有大規(guī)模的應(yīng)用，而光伏優(yōu)化器需要連接逆變器，因此也額外地增加了光伏系統(tǒng)的成本，應(yīng)用量也非常有限，并且不能實(shí)現(xiàn)任意波形的輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種任意波形輸出的光伏優(yōu)化器，其無需連接逆變器，降低了光伏系統(tǒng)的成本，并且能夠根據(jù)需求波形的不同給定參考波形，從而得到最終的需求波形。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種任意波形輸出的光伏優(yōu)化器，包括至少一個(gè)優(yōu)化器單元、匯流電路和極性轉(zhuǎn)換電路，其中，每個(gè)優(yōu)化器單元均包括升壓電路、參考波形發(fā)生電路和控制電路，所述升壓電路的輸入端連接太陽能電池板，所述參考波形發(fā)生電路的輸出端連接所述控制電路，所述參考波形發(fā)生電路根據(jù)需要輸出的波形提供參考信號至所述控制電路，所述控制電路對輸入到所述升壓電路的電流取樣，將參考信號的電流值與電流取樣值進(jìn)行比較，從而控制在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)輸入到所述升壓電路的能量，所述升壓電路的輸出端連接所述匯流電路，所述匯流電路的輸出端連接所述極性轉(zhuǎn)換電路，所述極性轉(zhuǎn)換電路對通過所述匯流電路匯流后的電流進(jìn)行正負(fù)極性轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)任意需求波形的輸出。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述升壓電路工作于準(zhǔn)諧振工作模式。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述升壓電路設(shè)置為具有控制開關(guān)的Boost電路或Flyback電路，所述控制電路控制所述控制開關(guān)的通斷時(shí)間。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述參考波形發(fā)生電路包括數(shù)字控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器，所述數(shù)字控制器、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述運(yùn)算放大器依次連接，所述數(shù)字控制器產(chǎn)生的數(shù)字信號經(jīng)過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述運(yùn)算放大器后輸出參考信號至所述控制電路。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述參考信號是需求波形的倍頻半波。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述控制電路包括比較器、低有效原碼使能輸出的三態(tài)緩沖器和電壓傳感器，所述比較器的反相輸入端連接位于太陽能電池板與所述升壓電路之間的電流取樣點(diǎn)，所述比較器的同相輸入端連接所述參考波形發(fā)生電路的輸出端，所述比較器的輸出端連接所述三態(tài)緩沖器的輸入端，所述三態(tài)緩沖器的輸出端控制所述升壓電路中的控制開關(guān)，所述三態(tài)緩沖器的使能端通過所述電壓傳感器與所述控制開關(guān)的輸入端相連接，當(dāng)所述控制開關(guān)斷開時(shí)，所述電壓傳感器輸出一個(gè)高電壓使所述三態(tài)緩沖器的使能端為高電平，使所述控制開關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，直到所述控制開關(guān)的電壓下降，所述電壓傳感器輸出一個(gè)低電壓使所述三態(tài)緩沖器的使能端為低電平時(shí)，所述控制開關(guān)接通。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述匯流電路包括母線排和至少一個(gè)用于防止不同優(yōu)化器單元之間的逆流的第一防反二極管，所述母線排的正極和所述母線排的負(fù)極分別連接所述優(yōu)化器單元，所述第一防反二極管連接在每個(gè)優(yōu)化器單元的輸出端與所述母線排的正極之間。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述極性轉(zhuǎn)換電路由換向橋組成，所述換向橋帶有四個(gè)電子管或四個(gè)機(jī)械開關(guān)。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述優(yōu)化器單元還包括用于防止太陽能電池板的電壓輸入過高以及反向逆流的低壓側(cè)保護(hù)電路，所述低壓側(cè)保護(hù)電路連接在所述升壓電路與太陽能電池板之間。較佳的，所述低壓側(cè)保護(hù)電路由第二防反二極管和穩(wěn)壓二極管組成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：