[发明专利]一种智能自平衡光伏串联电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池组件领域，尤其涉及一种智能自平衡光伏串联电池组件。

背景技术

目前，光伏发电系统的运行年限一般都设计为15年，而光伏电池组件的寿命更长一般超过25年，希望在其生命周期内发挥最大的效果。而在实际光伏发电系统中，光伏电池随时间的衰退（每年以0.5%-1%退化）以及外在环境因素（光伏阴影遮挡）使得光伏组件或组件之间输出电压、电流失配，从而导致光伏组件的发电效率和寿命下降。现在研究表明，由于光伏电池本身不均衡性（RP不同，包括：材料、封装技术和光学损失）导致光伏组件失配的造成效率损失约为10%～15%。而安装环境中的光伏阴影遮挡，不仅使光伏组件内部严重失配，并使傍路二极管的热能耗散令光伏组件性能加速退化，给光伏组件带来诸多如输出功率急剧减小、“热斑效应”、最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）技术失效等问题。从实际并网电站的应用中，光伏系统中光伏遮阴问题会造成光伏发电效率低于理论值15%-20%，例如，当一个太阳能光伏光伏电站中大约有10%的电池板受阴影遮挡，在极端情况下会造成光伏电站60%的功率损失，平均造成的功率损失在30%左右。同时长时间阴影遮挡会引起的旁路二极管过流、过温损害及寿命降低，严重的会导致光伏电池板烧毁，引起火灾。因此，平衡光伏组件的电压和电流失配输出是提高光伏系统利用效率较直接有效的方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种智能自平衡光伏串联电池组件，以平衡光伏组件内串联电池组输出电压、电流失配，提高光伏系统利用效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种智能自平衡光伏串联电池组件，包括串联电池组件，其中，还包括分布式平衡优化电路、控制电路和采样电路，所述串联电池组件、所述采样电路、所述控制电路和所述分布式平衡优化电路依次连接，所述分布式平衡优化电路和所述采样电路连接，所述分布式平衡优化电路上牵出组件引出线以连接外部组件。

上述智能自平衡光伏串联电池组件，其中所述分布式平衡优化电路包括分别与所述串联电池组件中电池数量相等的第一电容和功率管，所述第一电容的两端和所述功率管的两端分别与所述串联电池组件中的每一个电池对应连接，且所述第一电容之间相互串接，所述功率管之间相互串接；每相邻两组所述第一电容和所述功率管之间跨接一变压器；所述串联电池组件还与一第二电容并接。

上述智能自平衡光伏串联电池组件，其中，每个所述功率管由一NMOS管和一与所述NMOS管对应的反并联二极管构成。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

针对串联光伏电池组，增加了一个分布式自平衡优化电路，可实现从光伏电池，平衡优化电路和并网逆变电路的最大效率转化，同时存在的电路也能够反向导通，增加反向续流能力，能提高光伏电池组件的寿命和可靠性。

附图说明

图1是本发明智能自平衡光伏串联电池组件的结构示意框图；

图2是本发明智能自平衡光伏串联电池组件的分布式平衡优化电路的结构示意图；

图3是本发明智能自平衡光伏串联电池组件的控制电路的控制逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明智能自平衡光伏串联电池组件包括串联电池组件1、分布式平衡优化电路2、控制电路4和采样电路5，串联电池组件1、采样电路5、控制电路4和分布式平衡优化电路2依次连接，分布式平衡优化电路2和采样电路5连接，分布式平衡优化电路2上牵出组件引出线3以连接外部组件。

分布式平衡优化电路2包括分别与串联电池组件1中电池数量相等的第一电容和功率管，第一电容的两端和功率管的两端分别与串联电池组件1中的每一个电池对应连接，且第一电容之间相互串接，功率管之间相互串接。每相邻两组第一电容和功率管之间跨接一变压器，串联电池组件1还与一第二电容并接。

每个功率管由一NMOS管和一与NMOS管对应的反并联二极管构成，NMOS管的源极与二极管的正极连接，NMOS管的漏极与二极管的负极连接。