[发明专利]用于光伏能量产生源的微转换器装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光伏能量(photovoltaic energy)产生源的微转换器(micro converter)装置及其控制方法。

背景技术

通常，太阳能光伏发电系统是将无公害且无限的太阳能直接转换为电能的系统，近来作为新的再生能源受到关注。

这种太阳能光伏发电系统必须具有光伏模块(PhotoVoltaic Module；PV模块)，为了提高太阳能光伏发电效率在中央的逆变器进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking；以下称为“MPPT”)。一个逆变器上会接入数千个光伏模块，而一个光伏模块的输出电压及电流小，因此作为逆变器的输入提供从多个光伏模块串联而成的模块串(string)输出的电压(上升的输出电压)和从并联的多个模块串输出的电流(上升的输出电流)。

以模块串为单位来看，由于内部串联有多个光伏模块，当某一模块的特性降低而输出小于周围其他模块的电流时，将发生特性降低的光伏模块电流值即为模块串整体电流值的问题。另外，在多个模块串并联的结构中，模块串的电压不一致时也会发生整体降至最低电压的问题。

模块串内部的某一模块的特性降低的理由缘于阴影、灰尘、落叶、模块间的劣化所导致的特性变化等。

例如，光伏模块随着太阳光日照量的改变电流-电压及功率(power)-电压特性曲线会发生变化，在模块串内部形成局部阴影时，形成阴影的光伏模块会按照该特性曲线电流值降低，因此模块串整体的电流以最低电流值为准。

此外，近来通过安装以模块为单位进行最大功率点跟踪的微转换器，在一定程度上弥补了某一模块特性降低的问题。

关于采用微转换器的太阳能光伏发电装置的现有技术揭露于韩国授权专利第10-1245827号。根据该在先技术文献，为了提高对太阳能光伏发电系统领域的能效以及降低成本，各光伏模块(PV模块)具备微转换器，在所述微转换器中实时应对单位模块的环境/状况因素并进行功率/环境监视。

图1是串联结构(Cascade方式)中光伏模块上设置最大功率点跟踪装置及直流/直流转换器的微转换器系统的构造图。

在图1中，附图标记10表示一个光伏模块，附图标记11表示接线盒(Junction box，J/B)，附图标记12表示与接线盒11一一对应的微转换器。

微转换器12的作用是调整光伏模块的电压以百分之百接收光伏模块10的输出功率成为MPP(Maximum Power Point)状态，再将功率输出到模块串。此时，微转换器12本身会消耗2～3％左右的能量。因此，当日照量高无云且模块间没有劣化的情况下，反而比未安装微转换器时生产电力降低，这称为插入损耗(Insertion loss)。

另外，如上所述的现有技术为了防止某一模块特性降低的问题，需要将微转换器设置在每个模块上，因此存在系统价格上升的问题。例如，1MW级大型太阳能光伏发电厂使用4000个左右的250W级光伏模块，这样就会造成微转换器对系统成本产生极大影响。

发明内容

技术问题

为了解决如上所述的诸多问题，本发明提供一种使插入损耗最小化且电感上流着过电流时也能应对的用于光伏模块的微转换器装置及其控制方法。

本发明的另一个目的在于提供一种可最大限度地减少为提高输出效率而安装的微转换器的设置数量以降低太阳能光伏发电系统设置成本的用于光伏模块的微转换器装置及其控制方法。

本发明的又一目的在于提供一种可使微转换器的核心功能SOC(system on chip)化且一个SOC内部中重复配置微转换器专用电路以减少太阳能光伏发电系统所需的微转换器盒(micro converter box)的用于光伏模块的微转换器装置。

技术方案

根据本发明一个特征的用于光伏能量产生源的微转换器装置包括：微转换器，所述微转换器连接在串联的多个光伏能量产生源上，用于根据所述多个光伏能量产生源的生产电力之差改变电流路径以补偿光伏能量产生源之间的电流偏差；以及模块串控制器(string controller)，所述模块串控制器基于从所述微转换器输出的光伏能量产生源的生产电力来控制所述微转换器的占空比(duty cycle)以调整光伏能量产生源的电压。

所述微转换器可与所述光伏能量产生源并联。

而且，所述微转换器还可包括接线盒，所述接线盒与对应的光伏能量产生源结合而起到将对应的光伏能量产生源的输出向其他光伏能量产生源输出的接口作用。