[发明专利]光伏组件功率优化电路及其通信方法

说明书

本发明主要涉及到光伏组件功率优化电路，采用了在每个单体光伏组件中都使用了多级功率优化电路的方案，光伏组件配置有与其电池串数量一致的多级电压转换电路，其中与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，每一级电压转换电路均用于对该任意一个光伏组件中的一个相应的电池串单独执行最大功率追踪。功率优化电路可以利用电力载波信号的方式向外发送数据，除了使每个光伏组件中的每一个光伏电池串都对应由一个功率优化电路执行最大功率追踪之外还集成了通讯功能。

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电技术领域，确切地说，采用了在每个单体光伏组件中都使用了多级功率优化电路的方案，而且功率优化电路可以利用电力载波信号的方式向外发送数据，除了使每个光伏组件中的每一个光伏电池串都对应由一个功率优化电路执行最大功率追踪之外还集成了通讯功能，确保整个光伏组件输出功率的优化和实现数据通信。

背景技术

随着传统化工能源如石油、煤炭、天然气等的不可再生性，及化工能源造成的负面环境问题变得日趋严重，寻找一种取之不尽、周而复始的可再生能源来取代资源有限、对环境有污染的传统化工能源，成为了新能源领域迫切需要解决的重要命题。以新技术和新材料为基础的科技发展，使得可再生能源得到现代化的开发和利用，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，环保和能够持续性发展的新能源在世界各国和地区得到了越来越广泛的应用。由于光伏发电这种新能源具备清洁、安全可靠、运行费用少而且日常维护简单和任意地点随处可用等优势，使光伏发电成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，光伏发电产业在世界范围内也得到了迅速的发展，尤其是在解决能源短缺和偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。

光伏电池的输出特性受到外界温度、光照辐射强度的影响而发生很大的变化，在当前的光伏发电系统中，为了使整个发电系统更安全可靠的运行，最好是能够及时发现各种潜在的威胁，例如阴影遮挡造成的热斑效应就是一种负面的威胁，它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，所以监控光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数是光伏发电系统中很重要的一个环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波作为通讯手段，依靠电力载波很容易就能将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上，再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数。电力线不同于普通的数据通信线路，其初衷是为了进行电能而并非是数据的传输，对于数据通信而言，其信道并不理想，是一个非常不稳定的传输信道，这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。为克服不稳定的问题，电力线宽带载波技术采用了扩频、正交频分复用等调制技术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的一种有效方法，电力线宽带通信采用正交频分复用技术能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。采样类似这样的手段来提高信号的可靠性仅仅是一方面，但在光伏电池和载波同时应用的场合，由于光伏电池自身的电压水准受到周遭环境温度、光辐射强度的影响会发生大幅度的变化，所以在电力线上的载波信号自身传播的畸变再加上电池这种输出特性容易波动的特征混合在一起，导致接收端期望撷取的真实载波信号并不精准、误码率高，而且光伏电池串组叠加的电压也受到载波干扰导致整个串组上的实际电压可能并不在预期的范围内。