[发明专利]一种区域降压串联共滤波的功率优化光伏组件

说明书

本发明提供了一种区域降压串联共滤波的功率优化光伏组件，涉及光伏发电系统技术领域，其通过依次连接的至少两个的电池单元、降压开关单元和控制单元，在各降压开关单元输出相互串联后，共同接入一LC滤波单元进行滤波，各降压开关单元运行与独立的占空比控制下。本发明可解决电池片串级别的功率优化的效率问题，实现减少电感器和电容器的设置，并通过增加感值提高LC滤波单元处理电流纹波的能力，同时独立的占空比，使得电感器两端在极高、极低电压值的占用的时间缩短，使同等感量的电感器能够处更大的电流纹波，并可借助组件的边框等方式散热，综合地实现低成本、高可靠性、高效率的获取光伏组件的电力。

技术领域

本发明涉及光伏发电系统技术领域，特别是涉及一种区域降压串联共滤波的功率优化光伏组件。

背景技术

光伏组件，也称之为太阳能电池组件，或称为光伏板。光伏组件是由一定数量单片太阳能电池片排布成阵列结构，并采用串、并联的方式密封而成，以提升输出电压，避免电极和导线腐蚀，并实现可靠性和耐用性。而为进一步利用光伏组件所产生的电力，目前，光伏并发发电系统中，其结构主要是由诸多光伏组件连接成组串，组串在并接成组件阵列，并经由光伏逆变器变换为交流电实施用电或并网供电。

传统的光伏组件带有盒体，盒体内部器件只有旁路二极管，用于电池片串被遮挡时旁路串电流。根据光伏特性曲线，串联组件具有木桶效应，其输出功率受配置的电压影响。目前，采用分布式最大功率跟踪技术(MPPT)，通过在盒体配置光伏功率优化器，可在光伏组件的电池片串级别上，将其输出电压设置在最大功率点电压，实现光伏组件输出功率的优化，解决光伏组件遮挡、积灰、积雪、双面组件背面辐照不均匀等带来的功率失配问题。

以Buck型功率优化器为例，其需要配置PCB电路板、辅助电源、控制芯片、开关器件、输入电容、输出电容、输出滤波电感等。其中，开关器件、电容和电感设置为Buck型拓扑结构，开关器件快速开与关以斩波的方式进行DC-DC降压变换，控制芯片要驱使开关器件的降压变换动作，电容和电感对降压变换的电力进行滤波。在子电池串级的Buck型功率优化器中，一光伏组件内常常需要配备2至3个DC-DC降压变换变化结构，因而其内部构成更为复杂，电感、输出电容等的设计尺寸较大。开关器件损耗、输出滤波电感的损耗、输出滤波电容的损耗。

子电池串级的功率优化器主要损耗包括开关器件损耗、输出滤波电感的损耗、输出滤波电容的损耗，并且以上所有损耗值与滤波电感的电流脉动的纹波电流正相关。要降低损耗需要增加滤波电感器，需要增大滤波电感器电感值，但电感值增加将使电感器尺寸增大，并受限于于功率优化器的尺寸。特别是，双面光伏组件应用中，较大的优化器尺寸会对双面光伏组件背面形成较大的遮挡，影响双面光伏组件的背面发电增益，而降低了光伏功率优化器的发电增益价值。

《基于简化BUCK变换器的分布式光伏优化器研究》作者为林立志、钱平，发表于刊物《可再生能源》，31(4)，其中提出采用简化Buck变换器的光伏优化系统，该系统将传统变换器的输出滤波电感、输出滤波电容集成到光伏组串的输出端口，即光伏逆变器接入前端，以光伏组件处光伏优化器的成本和体积。若采用以上文献方案，每个光伏组件若设置两个子串级优化器。若光伏发电系统中由12个光伏组件串联输出，至少24个子串级优化器，其将产生的谐波电流、电压将互相叠加影响，可能引起优化器在进行MPPT跟踪时经常发生来回震荡，降低系统整体效率，同时引起系统的不稳定与不可靠，同时也会对光伏逆变器前端的输出滤波电感、输出滤波电容提出更高的要求，使成本增加。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于提供一种区域降压串联共滤波的功率优化光伏组件，可解决电池片串级别的功率优化的效率问题，综合地实现低成本、高可靠性、高效率的获取光伏组件的电力。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明所述的一种区域降压串联共滤波的功率优化光伏组件，包括组件本体，所述组件本体包括n个电池单元、n个降压开关单元、n个控制单元以及一个LC滤波单元，所述的n个代表大于等于2的正整数；其中，