[发明专利]可智能管理工作模式的功率优化装置及其光伏发电系统

说明书

本发明公开了一种可智能管理工作模式的功率优化装置及其光伏发电系统，涉及光伏并网发电系统技术领域，旨在实现自动智能管理直通模式与功率变换模式。本发明的功率变换器设有控制模块，可在控制模块的控制下运行在功率变换模式或直通模式，并且，控制模块设置有模式使能电路，并根据接收到的模式信号而执行相应的模式控制，从而实现控制模块的逻辑架构简单、高变换控制分辨率且高运行效率；同时，本发明的本地管理器对功率变换模式与直通模式之间的切换的进行判断，并根据判断结果而对向功率变换器发送相应模式信号进行控制，从而允许设置复杂的工作模式管理逻辑，并允许经通讯而参考后级换设备决策进行管理。

技术领域

本公开涉及光伏并网发电系统技术领域，具体涉及一种可智能管理工作模式的功率优化装置及其光伏发电系统。

背景技术

MLPE是组件级电力电子（Module_Level_Power_Electronics）的简称，是指能对单个或几个光伏组件进行精细化控制的电力电子设备。在光伏领域，MLPE组件由光伏板和功率优化装置组成。其中，功率优化装置一般是由能实现功率变换和最大功率跟踪（MPPT）功能的功率变换器来实现。而功率变换器由直流变换电路及能控制直流变换电路进行功率变换和MPPT的控制模块所组成。

一方面，在光伏发电系统中，多个MLPE组件相互输出串联而构成MLPE光伏组串，而多个MLPE光伏组串再接入逆变器等设备进一步变换后进行发电并网。由于MLPE组件能实现光伏板的功率最大化，因而后级逆变器进行MPPT时直流侧电压将随机跳动而不能发挥作用，甚至将导致光伏系统的控制紊乱。另一方面，虽然MLPE组件能获得光伏效率提升，但功率变换器中的储能电感，开关器件增加系统的功率损耗。特别是，开关器件为满足高频使用要求，其最终选用器件的内阻势必会增大，这将进一步增加系统损耗。此外，开关器件长期运行在高频开关控制下，将缩短使用寿命，这将增加系统运行维护的成本。

为此，MLPE组件可以通过在直通模式和功率变换模式之间的切换，使得在直通模式时功率变换器直接将光伏板与MLPE光伏组串相导通，而不进行高频的功率变换，从而缓解MLPE组件中的功率损耗和使用寿命减损。同时，可利用后级逆变器的MPPT功能，使MLPE光伏组串功率最大化，并促使组串中处在直通模式的MLPE组件的功率最大化。

但是，在MLPE光伏组串中，为了确定需切换至直通模式的MLPE组件，以及确定需继续维持在功率变换模式的MLPE组件，这将要求功率变换器的控制模块执行复杂的逻辑判断，并进行相应的准确控制。传统的功率变换器的控制模块，采用模拟控制架构，虽然具有高控制分辨率、结构简单及器件成本低等的优势，但不具备参数监视、数据逻辑判断及通信等功能，难以实现工作模式的切换管理。但是，功率变换器的控制模块采用数字控制架构，不足以满足功率变换和最大功率跟踪控制的高性能要求。

发明内容

有鉴于现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种可智能管理工作模式的功率优化装置，在功率变换和最大功率跟踪控制的高性能要求的基础上，实现功率优化装置可自动智能管理直通模式与功率变换模式，同时确保控制器件和外围器件的低成本、高分辨率及结构简单。

基于相同的发明构思，本发明的次要目的还在于提供一种包含该功率优化装置的光伏发电系统，在降低平准化度电成本（LCOE），以及无须借助通信直接干涉功MLPE组件运行的基础上，实现将MLPE组串中持续维持一定数量直通模式的MLPE组件，从而使功率优化装置减少损耗、延长使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的第一方面采用的技术方案是：