[发明专利]用于光伏组件的最大功率点追踪系统及追踪方法

说明书

本发明主要涉及到用于光伏组件的最大功率点追踪系统及追踪方法。采用的D触发器的D端口接收来自第一比较器的比较结果和CP端口接收时钟信号，第一比较器用于比较出光伏组件的输出功率的变化量比上该光伏组件的输出电压的变化量的正负号，正号和负号分别输出逻辑态不同的第一和第二比较结果。迟滞比较器的输出端耦合到第一与门的输入端之一，D触发器的Q非端耦合到第一与门的另一个输入端，第一与门输出的信号用于驱动降压式变换电路。在第一和第二逻辑状态之间跳变的第一信号驱动电压转换器将对应的光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处。

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电领域，更确切的说，是涉及到在含有光伏电池的光伏发电系统中提出了一种对直流电源也即光伏电池执行效率优化的机制，保障光伏电池在可靠运行的前提下实现输出功率最大程度的优化。

背景技术

太阳能发电系统的低效率很大程度上是由于光伏组件的不匹配具有隐蔽性，业主或用户可能会忽略或毫不知情光伏组件的不匹配问题，导致投资回报和利润降低，并造成部分程度上的能源浪费。不匹配的机理是多方面的，主要因素是电池电压和电池电流的组合不匹配造成的，诱因有污染物遮蔽和飘过的云朵、建筑物的遮挡、表面污染、不同的安装倾角和阳光安装朝向、老化程度和环境温度等诸多因素。光伏组件的不匹配直接导致光伏组件产生不平衡的电量损失，整个发电系统无法运作在最佳的输出功率点。

在统计光伏发电系统的整体效能时，通常是先假设使用的光伏组件都具有相同的光照辐射度、温度和性能参数。然而在实际情况下，部分遮蔽效应、温度不平衡和安装倾角等外部因素的不同，都可能造成组件的电流和电压不匹配及效率低下。阴影遮挡造成的功率损失有很多形式，可能是年度当中的季节性的或是每日当中的若干小时的阴影，这种差异短期不容易被觉察到但会造成长期的功率损失。预先将功率优化方案融入到光伏发电系统的设计中，可以改善光伏电站的发电效率，延长电池使用寿命和提高投资回报率。

光伏电池输出的最大功率取决于最佳的工作电流乘以最佳的工作电压：每块电池组件都存在着唯一的最大的功率点，它与光伏组件的最大功率输出量相对应，最大功率点近似是关于电压和电流的指数关系的函数。关于最大功率追踪的现有技术方案，譬如可以参考中国专利申请201110097292.1披露的功率优化装置，该装置被用来监控和优化每块光伏电池板的电能，即使阵列中任意一块电池板出现失配问题，其他的电池仍然能输出最大功率因而补偿因失配问题而产生的发电量损失。本申请旨在提供将执行功率优化的最大功率点追踪系统集成到独立的半导体晶片上的单芯片解决方案。

发明内容

在一个非限制性的可选实施例中，本申请所披露的用于光伏组件的最大功率点追踪系统主要是包括：

D触发器，其D输入端接收来自第一比较器的比较结果和其CP输入端接收具有预定频率的时钟信号；

第一比较器，用于比较出光伏组件的输出功率的变化量比上该光伏组件的输出电压的变化量的正负号，根据正号和负号分别输出逻辑态不同的第一和第二比较结果；

迟滞比较器，预先设置迟滞比较器的上门限电压和下门限电压，迟滞比较器的输出端耦合到第一与门的输入端之一；

D触发器的Q非端耦合到第一与门的另一个输入端，第一与门输出的第一信号用于驱动一个电压转换器带有的降压式变换电路；

电压转换器的输出电压的采样值低于下门限电压时该迟滞比较器的输出端逻辑态使得第一与门的第一信号取决于D触发器的Q非端信号；

第一比较器的第一比较结果将第一信号切换成第二逻辑状态并且第一比较器的第二比较结果将第一信号切换成第一逻辑状态；

在第一和第二逻辑状态之间跳变的第一信号驱动电压转换器将对应的光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处。

上述的用于光伏组件的最大功率点追踪系统，其中：