[实用新型]一种基于开关电容转换器实现的光伏组件功率均衡电路

说明书

本实用新型公开了一种基于开关电容转换器实现的光伏组件功率均衡电路。其特征在于应用一种功率均衡电路实现对光伏组件之间的动态功率均衡，从而解决因部分阴影遮挡而导致的光伏组件由电源转化为负载而减小功率的问题。实现所提出的一种基于开关电容的光伏组件功率均衡电路包括控制器、光伏组件SM1、SM2、SM3、SM4、SM5、SM6、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6，开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。当光伏组件发生轻微失配时，功率电路启动工作，能有效实现光伏组件与光伏组件之间的动态功率均衡。本实用新型利用两个光伏组件共享一个开关电容转换电路，能提取部分阴影光伏组件串上的几乎所有可用电量，并将电量传输到负载。

技术领域：

本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种基于开关电容的光伏组件功率均衡电路。

背景技术：

近年来，太阳能光伏(PV)能源作为传统碳生产能源的一种可行的替代品而获得了越来越多的重视。为了继续推动光伏能源与煤炭等其他资源的成本平价，在包括电力电子技术在内的诸多领域内还需要不断的创新。新的电源管理架构可以影响太阳能发电的可行性，增加能源捕获，同时降低成本。

传统的光伏电源架构是基于中央逆变器来管理一个串联的电池板，中央逆变器实现了最大功率点跟踪(MPPT)算法，该算法优化了来自太阳能电池阵列的功率流。在这种串联配置的PV电池串以及PV组件不匹配时，则会出现问题。不匹配的问题可能来自与灰尘、碎片的遮挡、电池老化不匹配等。因为在串联结构中，所有的电池中电流必须相等，在不匹配的情况下，总电流受到串中性能最低的太阳能电池的可用电流的限制。

与光伏电池子串并联的旁路二极管可以缓解这个问题。这种方法可以使更高性能的电池单元输出更高的电流，而完全绕过性能较低的子串，从而可能从串中获得更多的功率。然而，旁路二极管又带来一系列问题：1)即使性能仅略低于平均值，表现不佳的电池单元功率也会丢失，2)并且旁路二极管也会产生额外的损耗，3)旁路二极管在电池串失配情况下使光伏阵列的P-V曲线呈现多峰特性，这使得中央逆变器的MPPT算法复杂化。

针对此类不匹配问题，已经提出的模块化架构，例如具有中央逆变器的级联DC-DC转换器，微逆变器及其相关子模块变体，以通过分布式控制实现局部MPPT。这种方法的主要缺点包括DC-DC转换器或微逆变器的额外成本，以及由于DC-DC转换器的转换效率损失(在此称为插入损耗)而导致峰值功率降低。本实用新型提出了一种基于开关电容转换器实现的光伏组件功率均衡电路，所提出的开关电容式结构能够在光伏阵列出现失配情况下优化系统的能量捕获。与传统的分布式电源管理架构如分布式DC-DC转换器或微逆变器相比，开关电容式组件结构的实现简单易行，成本较低。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种基于开关电容转换器实现的光伏组件功率均衡电路，能够在光伏阵列出现失配情况下优化系统的能量捕获，提高能量转化效率，且结构简单简单易行，成本较低。

本实用新型采用的技术方案如下：