[发明专利]供电系统及其实现方法

说明书

本发明涉及含一种供电系统及其实现方法，主要包括多个串联连接的用于执行直流电到直流电变换的高频开关变换器，每一个直流电源均相应地向一个高频开关变换器提供电能。任意一个高频开关变换器至少包括运行于非高频开关操作的第一工作状态和运行于高频开关操作的第二工作状态，第一工作状态下的高频开关变换器用于保障其输入功率近乎无损的等于输出功率，第二工作状态下的高频开关变换器用于将与之对应的一个直流电源的输出电流和输出电压设置在最大功率点。

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电领域，更确切的说，是涉及到在含有光伏组件或含有其他类型电池的发电系统中提出了对直流电源实施功率优化的方案，保障直流电源在较为可靠的工作前提下实现功率最大程度的跟踪。

背景技术

光伏发电系统的成本之一是光伏组件，由于光伏组件并非是按照预期那样能够作为完美的直流电源，无论是输出电流还是输出电压以及输出的对外功率，都是随着环境温度和光辐照强度等一些外部因素的变化而变化，导致了通常的光伏组件在能量的优化方面无法达到极致的吸收。再者，光伏组件是逐步老化的，其性能和品质在二十多年的寿命时段内是不停的衰减，而且不同电池之间的工作曲线也并非完全一致，更导致了电池之间的老化程度不一致。另一个在行业内部显而易见的疑虑是不匹配问题，譬如电压和电流的组合不匹配造成的，光伏组件被附近建筑物的遮挡、表面灰尘污垢、树影和云层遮挡、程度不同的老化和环境温度的急剧变化等，光伏组件的不匹配问题直接导致光伏组件产生不平衡的功率损失。常常依赖优化器来保障整个发电系统尽可能的挽回损失。

行业内在考虑功率优化时，通常假设串联的光伏组件都具有相同的光照强度、温度和性能参数，并且以全局的方式来优化：所谓全局优化是指串联的光伏组件的电压和电流在逆变器一侧进行最大功率点追踪，可以理解为对母线上的直流母线电压和直流母线电流的最大功率点追踪，因此当前的光伏逆变器大部分带有MPPT功能。针对所谓的全局优化带来的优化幅度十分有限的缺陷，例如在面临部分遮蔽效应、温度不平衡和安装倾角等因素的不同，都可能造成组件的电流和电压不匹配及系统的效能低下，从而另外一种在光伏组件的本地实施优化的方式也即局部优化被广泛采用。所谓的局部优化是指光伏组件的电压和电流在优化器一侧进行最大功率点追踪，然后串联的光伏组件再将优化后的功率汇总集中输送给逆变器等设备进行功率转换。

光伏电池板输出的最大功率取决于最佳的输出电流乘以最佳的输出电压，在任何适应于环境条件的状态下，具有一个共识：每块光伏电池都存在一个最大的功率点，它对应于光伏组件的最大功率输出量。关于最大功率追踪的技术方案，很多现有技术已经进行了大量的讨论，如中国专利申请201410279721.0披露的基于功率预测的最大功率跟踪算法被用来监控和优化每块光伏电池板的电能，该申请认为在外部条件发生改变时，诸如光照强度改变等，常规最大功率跟踪算法将出现误判，使得直流母线电压长时间偏离理想电压而严重影响发电效率，并可能因为误判导致母线电压过低而使得输出电流畸变。因此该申请提出的最大功率跟踪算法通过电导增量法实现最大功率点跟踪。

发明内容

在可选的实施例中，本申请披露了一种供电系统，包括：

多个串联连接的用于执行直流电到直流电变换的高频开关变换器；

多个直流电源，每一个直流电源均相应地向一个高频开关变换器提供电能；

任意一个高频开关变换器至少包括运行于非高频开关操作的第一工作状态和运行于高频开关操作的第二工作状态；

第一工作状态下的高频开关变换器用于保障其输入功率近乎无损的等于输出功率；

第二工作状态下的高频开关变换器用于将与之对应的一个直流电源的输出电流和输出电压设置在最大功率点；

每一个高频开关变换器在第一和第二工作状态之间动态地更迭，当任意一个高频开关变换器所对应的一个直流电源的功率在满足不低于预设功率值时，该任意一个高频开关变换器进入第一工作状态，否则进入第二工作状态。

上述的供电系统，其中：