[實用新型]一種基于開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的光伏組件功率均衡電路

有效

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• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN209046587U
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 祝祥亮;蔡慧;王越
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02S50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種基于開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的光伏組件功率均衡電路。其特征在于應用一種功率均衡電路實現(xiàn)對光伏組件之間的動態(tài)功率均衡，從而解決因部分陰影遮擋而導致的光伏組件由電源轉(zhuǎn)化為負載而減小功率的問題。實現(xiàn)所提出的一種基于開關(guān)電容的光伏組件功率均衡電路包括控制器、光伏組件SM1、SM2、SM3、SM4、SM5、SM6、電容C1、C2、C3、C4、C5、C6，開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。當光伏組件發(fā)生輕微失配時，功率電路啟動工作，能有效實現(xiàn)光伏組件與光伏組件之間的動態(tài)功率均衡。本實用新型利用兩個光伏組件共享一個開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路，能提取部分陰影光伏組件串上的幾乎所有可用電量，并將電量傳輸?shù)截撦d。

技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于開關(guān)電容的光伏組件功率均衡電路。

背景技術(shù)：

近年來，太陽能光伏(PV)能源作為傳統(tǒng)碳生產(chǎn)能源的一種可行的替代品而獲得了越來越多的重視。為了繼續(xù)推動光伏能源與煤炭等其他資源的成本平價，在包括電力電子技術(shù)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域內(nèi)還需要不斷的創(chuàng)新。新的電源管理架構(gòu)可以影響太陽能發(fā)電的可行性，增加能源捕獲，同時降低成本。

傳統(tǒng)的光伏電源架構(gòu)是基于中央逆變器來管理一個串聯(lián)的電池板，中央逆變器實現(xiàn)了最大功率點跟蹤(MPPT)算法，該算法優(yōu)化了來自太陽能電池陣列的功率流。在這種串聯(lián)配置的PV電池串以及PV組件不匹配時，則會出現(xiàn)問題。不匹配的問題可能來自與灰塵、碎片的遮擋、電池老化不匹配等。因為在串聯(lián)結(jié)構(gòu)中，所有的電池中電流必須相等，在不匹配的情況下，總電流受到串中性能最低的太陽能電池的可用電流的限制。

與光伏電池子串并聯(lián)的旁路二極管可以緩解這個問題。這種方法可以使更高性能的電池單元輸出更高的電流，而完全繞過性能較低的子串，從而可能從串中獲得更多的功率。然而，旁路二極管又帶來一系列問題：1)即使性能僅略低于平均值，表現(xiàn)不佳的電池單元功率也會丟失，2)并且旁路二極管也會產(chǎn)生額外的損耗，3)旁路二極管在電池串失配情況下使光伏陣列的P-V曲線呈現(xiàn)多峰特性，這使得中央逆變器的MPPT算法復雜化。

針對此類不匹配問題，已經(jīng)提出的模塊化架構(gòu)，例如具有中央逆變器的級聯(lián)DC-DC轉(zhuǎn)換器，微逆變器及其相關(guān)子模塊變體，以通過分布式控制實現(xiàn)局部MPPT。這種方法的主要缺點包括DC-DC轉(zhuǎn)換器或微逆變器的額外成本，以及由于DC-DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率損失(在此稱為插入損耗)而導致峰值功率降低。本實用新型提出了一種基于開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的光伏組件功率均衡電路，所提出的開關(guān)電容式結(jié)構(gòu)能夠在光伏陣列出現(xiàn)失配情況下優(yōu)化系統(tǒng)的能量捕獲。與傳統(tǒng)的分布式電源管理架構(gòu)如分布式DC-DC轉(zhuǎn)換器或微逆變器相比，開關(guān)電容式組件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)簡單易行，成本較低。

發(fā)明內(nèi)容：

本實用新型的目的在于提供一種基于開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的光伏組件功率均衡電路，能夠在光伏陣列出現(xiàn)失配情況下優(yōu)化系統(tǒng)的能量捕獲，提高能量轉(zhuǎn)化效率，且結(jié)構(gòu)簡單簡單易行，成本較低。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：