[发明专利]智能太阳能光伏电池板的组件优化器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于不同入射辐照度情况下的光伏电池板输出最大功率的智能太阳能光伏电池板的组件优化器及其控制方法，属于新能源利用技术领域。

背景技术

随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一，近年来，以太阳能为代表的可再生清洁能源发电技术在全球范围内快速发展，在光伏发电系统中一般选用性能一致的光伏电池板通过串、并联的方式构成光伏电池阵列，在系统设计时要遵循光伏电池板尽可能不被遮蔽等原则，这样能最大限度的利用太阳能，随着智能电网的提出和实施，太阳能发电与建筑相结合等分布式系统将在太阳能发电系统占据越来越大的比重，在这样的分布式太阳能发电系统就可能存在电池板被遮蔽的情况，而且即便选了一致性好的光伏电池板，但由于光伏电池板老化的缘故也将导致光伏电池板输出不一致，目前，为防止遮蔽以及光伏电池板不匹配等原因导致光伏电池板的“热斑效应”，一般采用并联旁路二极管的方法解决，尽管采用旁路二极管能够起到对光伏电池板组件保护的作用，但当旁路二极管起作用时被旁路的光伏电池板组件将不产生任何电能，由于当串联的光伏电池板组件的若有一个光伏电池板组件产生的光电流较小(发电量小)当其对应得旁路二极管还未起作用，则所用串联组件的输出光电流都会被限制在这个较小值，导致这些光伏电池板组件不能工作在最大功率点上，大大影响了整个光伏电池阵列的发电量，美国国家半导体公司的一项试验还表明当8%至16%的光伏电池板被遮蔽，将导致光伏发电系统的发电量跌幅高达35%至40%，这对光伏电池阵列的照度不均匀情况下的发电量影响非常大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供了一种智能太阳能光伏电池板的组件优化器及其控制方法，能够实现不同入射辐照度的光伏电池板在不失配的情况下，所有的光伏电池板组件均能够输出最大电能，使整个光伏电池阵列的发电量达到最优，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种智能太阳能光伏电池板的组件优化器，其特征在于：包括正、负输入端子、两组功率场效应管、电感、控制器和正、负输出端子，所述正、负输入端子作为组件优化器的输入端外接光伏电池板的输出端，并通过第一组功率场效应管与电感的一端相连接，所述电感的另一端通过第二组功率场效应管与所述正、负输出端子相连接，所述正、负输出端子作为组件优化器的输出端外接输电线缆，所述两组功率场效应管的控制输入端还分别与所述控制器相连接。

前述的智能太阳能光伏电池板的组件优化器，其特征在于：所述正、负输入端子与第一组功率场效应管之间还设有输入滤波电容，所述正、负输出端子与第二组功率场效应管之间还设有输出滤波电容。

前述的智能太阳能光伏电池板的组件优化器，其特征在于：所述正、负输出端子之间还设有二极管，所述二极管的正极与负输出端子相连接，所述二极管的负极与正输出端子相连接。

前述的智能太阳能光伏电池板的组件优化器，其特征在于：所述正、负输入端子和正、负输出端子均采用标准MC-4连接件。

前述的智能太阳能光伏电池板的组件优化器，其特征在于：所述控制器包括DSP处理器、功率场效应管驱动电路和状态指示电路，所述DSP处理器通过功率场效应管驱动电路分别与两组功率场效应管的控制输入端相连接，所述DSP处理器还与状态指示电路相连接。

一种智能太阳能光伏电池板的组件优化器的控制方法，其特征在于：基于上述组件优化器的控制方法，包括以下步骤，

（1）将多个功率不同的组件优化器的正、负输入端子分别与对应的功率的光伏电池板的输出端相连接；

（2）将各个组件优化器上电，组件优化器会进行自检；

（3）控制各个组件优化器中的两组功率场效应管中的场效应管的通断，使组件优化器不进行直流变换，组件优化器工作在组件模式；

（4）各个组件优化器在组件模式稳定工作后，进入升压模式，所述升压模式控制各个组件优化器中的两组功率场效应管中的场效应管的通断实现升压直流变换，各个组件优化器均按照电导增量法进行最大功率点搜索；

（5）在最大功率点搜索中，各个组件优化器的检测输入电压Vin与输出电压Vout的关系，若Vin<1.1Vout时，表明组件优化器逐渐靠近升压拓扑中直流变换调节裕度的临界点，便停止升压模式，进入降压模式；若Vin>0.93Vout时，表明组件优化器逐渐靠近降压拓扑中直流变换调节裕度的临界点，便停止降压模式，进入升压模式；