[实用新型]一种新型光伏功率优化器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏发电系统应用技术领域，具体为一种新型光伏功率优化器。 

背景技术

太阳能光伏发电系统简称光伏，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的发电系统，为了获得较高的电压或电流输出，光伏系统是由多个光伏组件(模块)串联或并联构成的。实际大面积铺设的光伏组件阵列光照条件是不均匀的，而且经常面临较恶劣的现象，如阴影、碎片、污垢等环境条件，光伏组件输出的不平衡会出现相互串联或并联时失配的问题，而失配问题导致的直接后果就是功率的损耗。 

为了获得最大的输出功率，目前通常在集中式的逆变器(102)中设置最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)控制，如图1所示。逆变器多路输入使用同一个MPPT，无法识别串、并联支路中各光伏组件(100)的差异，更不可能对光伏组件之间的差异进行平衡，出现串、并联失配所致严重的功率损耗，这种损失在大型太阳能光伏电站是非常普遍的。因此集中式控制架构对于光伏组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异所造成的能量损失是无能为力的。 

分布式光伏功率优化控制系统是每个光伏组件连接一个光伏功率优化器，且每个光伏组件的输出接在光伏功率优化器的输入点，该分布式的光伏功率优化器对每个光伏组件进行跟踪控制，但是每个光 伏功率优化器独自跟踪，不能实现光伏系统各并联支路的协调控制，无法保证每串光伏组件的直流母线电压相等和稳定，电压较低的支路不能输出电流，甚至可能流通一个反向电流，为了避免并联支路环流的产生，必须在各支路串联二极管(101)，输出电流在该二极管上将产生一个附加损耗。在此基础上，更为有效的光伏功率优化系统是增加了一个中央控制器，由中央控制器接收每个光伏功率优化器检测的光伏组件电压、电流数据，在运算和综合的基础上，按照系统功率最优化的策略，来协调各光伏组件的输出电压和电流，并使每串光伏组件的直流母线电压相等。传统上，要求每个光伏功率优化器必须执行MPPT运算，对于一些变化较快的外界环境时，还要求每个光伏功率优化器具有较快的运算速度，需要选择高性能的微处理器，增加了系统的成本，还存在运算功耗。 

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种新型光伏功率优化器，该光伏功率优化器直接附加于每个光伏组件，能够最大限度提高系统的能源输出。光伏功率优化器首先获取与其相连的光伏组件的电压和电流信号，并通过有线或无线的通信方式传给中央控制器。中央控制器对每个光伏组件执行MPPT，在运算和综合的基础上，按照系统功率最优化的策略，来协调各光伏组件的输出电压和电流，并使每串光伏组件的直流母线电压相等。既可以保证每个光伏组件工作在最佳工作点，又可以使总线电压设定更加灵活且更稳定，具有较好的推广使用价值。尤其是在光伏阵列部分或间歇性的遮蔽或老化等因素引起的光伏组件串、并联失配时，其效果更加明显。

其技术方案是这样的：其特征在于：其包括中央控制器、光伏功率优化器、光伏组件，每个所述光伏组件与相应所述光伏功率优化器相连，所述光伏组件输出经所述光伏功率优化器变换后再串、并联连接输出，所述中央控制器内部含MPPT算法，所述光伏功率优化器内部包含第一通信电路，所述中央控制器内部还包含第二通信电路，所述中央控制器与所述光伏功率优化器的通信通过有线或无线方式双向进行，由所述第一通信电路和所述第二通信电路完成。 

其进一步特征在于：所述光伏功率优化器包括电源电路、MOS管门驱动电路、DC-DC变换器、第一通信电路、温度检测电路、输入端电压／电流采样电路、输出端电压／电流采样电路和微处理器，所述微处理器连接所述第一通信电路、温度检测电路、输入端电压／电流采样电路、输出端电压／电流采样电路和MOS管门驱动电路；所述MOS管门驱动电路连接所述DC-DC变换器。 

本实用新型的有益效果是，与集中式逆变器和其他分布式光伏功率优化器相比，本实用新型引入了中央控制器，接收每个光伏功率优化器采集的电压和电流，对每个光伏组件进行最大功率跟踪，按照系统功率最优化的策略协调各个光伏组件的电压电流，使整列达到输出功率最大，克服了由于太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件差异的相互影响而造成太阳电池组件能量损失，增加了系统的发电量。本实用新型更为突出的有益效果是光伏功率优化器不需要进行最大功率跟踪，减小了运算功耗，可以选用成本低的芯片，与中央控制器 通信的数据更加精简，总体成本更低。 

附图说明

图1是现有技术的的光伏发电示意图； 

图2是本实用新型的实施示意图 

图3是本实用新型的组成原理框图 

具体实施方式