一种功率优化装置及应用其的组串式光伏系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种功率优化装置及应用其的组串式光伏系统，该功率优化装置包括集中控制器和与所述光伏组件并联连接的功率调节机构；所述功率调节机构包括多个当相邻两个电池板之间电流不一致时，根据所述开关信号控制所述相邻两个电池板之间的差额电流流过的能量传输电路；即当组串式光伏系统中的电池板输出特性出现差异时，通过该存在差异的电池板之间的差额电流触发相应的能量传输电路，将电能由发电功率高的电池板传输至发电功率低的电池板；相对于现有技术中，本申请实施例大大减小了光伏发电系统的功率损耗，提高了其发电效率，且通过集中控制器确定一个最大输出功率，消除了局部最大功率点，降低了控制难度。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本申请涉及光伏发电【技术领域】，尤其涉及一种功率优化装置及应用其的组串式光 伏系统。 一种功率优化装置及应用其的组串式光伏系统
【背景技术】
[0002] 近年来，以太阳能电池板为发电单元的光伏发电系统受到越来越多的关注与认 可。实际应用中，为满足系统的电压、功率等要求，需要将多个电池板进行串并联连接，并在 逆变器的直流侧进行最大功率峰值跟踪。但由于制作过程中的差异或应用环境的不同（如 有无云朵、建筑造成阴影等），即使规格一致的电池板在应用过程中也会产生不同的输出特 性。对于处于同一组串中的多块电池板，任一电池板输出功率降低，都将降低整串组件的发 电效率。
[0003] 为解决上述问题，现有技术中通过为每块电池板并联一旁路二极管，当输出特性 出现差异时，发电功率较高的电池板的多余电能被该二极管消耗掉，实现对整串组件的功 率优化；但通过该旁路二极管的消耗部分电能造成了极大的功率损耗，且会产生多个峰值 点而使控制难度增大。 实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本申请目的在于提供一种功率优化装置及应用其的组串式光伏系统， 以解决现有通过旁路二极管进行功率优化的方法功耗大、控制难度大的问题。
[0005] 为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0006] 一种功率优化装置，应用于组串式光伏系统，所述组串式光伏系统包括具有多个 串联连接的电池板的光伏组件，及逆变器，包括：
[0007] 集中控制器，以及与所述光伏组件并联连接的功率调节机构；
[0008] 所述功率调节机构包括多个能量传输电路；
[0009] 任意相邻两个电池板之间设有一个所述能量传输电路，多个所述能量传输电路串 联连接；所述能量传输电路的第一端口与所述相邻两个电池板的公共端连接；所述能量传 输电路包括一与所述集中控制器进行通信的通信模块。
[0010] 优选的，所述能量传输电路包括双向直流变换电路。
[0011] 优选的，所述双向直流变换电路包括以下任意一种：双向升压电路、双向降压电路 和双向升降压电路。
[0012] 优选的，所述能量传输电路的通信模块包括无线通信模块。
[0013] 一种组串式光伏系统，包括具有多个串联连接的电池板的光伏组件，及逆变器，还 包括以上任一项所述的功率优化装置。
[0014] 从上述的技术方案可以看出，本申请在光伏组件中的不同电池板的输出特性出现 差异时，通过该存在差异的电池板之间的差额电流触发相应的能量传输电路；该能量传输 电路将电能由发电功率高的电池板传输至发电功率低的电池板；相对于现有技术中直接将 较多的电能通过旁路二极管消耗掉，本申请实施例大大减小了光发电系统的功率损耗，提 高了其发电效率，且通过集中控制器确定一个最大输出功率，消除了局部最大功率点，降低 了控制难度。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为本申请实施例提供的功率优化装置及应用其的组串式光伏系统的结构图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018] 本申请实施例公开了一种功率优化装置及应用其的组串式光伏系统，以解决现有 通过旁路二极管进行功率优化的方法功耗大、控制难度大的问题。
[0019] 参照图1，本申请实施例一提供的功率优化装置，应用于一种组串式光伏系统，该 组串式光伏系统包括光伏组件100,及逆变器200 ;光伏组件100具有多个串联连接的电池 板，逆变器200的直流侧与光伏组件100的输出端连接，逆变器200的交流侧与电网300连 接，逆变器200将光伏组件100输出的直流电转换为交流电，并入电网300。
[0020] 该功率优化装置包括：集中控制器410和功率调节机构420。
[0021] 具体的，集中控制器410用于根据光伏组件100的输出电压％和输出电流L确 述光伏组件100的当前最大输出功率，并生成一满足所述当前最大输出功率要求的开关信 号。
[0022] 功率调节机构420与光伏组件100并联连接；功率调节机构420包括多个串联连 接的能量传输电路421，任意相邻两个电池板设有一个能量传输电路421，即：若光伏组件1 共有η个电池板，则功率调节机构420应至少具有n-1个能量传输电路421。
[0023] 能量传输电路421设有3个端口，其中第一端口与相应的相邻两个电池板的公共 端连接，第二端口和第三端口用于与其他能量传输电路421连接，构成串联电路，即功率调 节机构420。能量传输电路421还设有一通信模块，用于与集中控制器410进行通信。能量 传输电路421用于多个当相邻两个电池板之间电流不一致时，根据所述开关信号控制所述 相邻两个电池板之间的差额电流流过
[0024] 上述功率优化装置的工作原理如下：
[0025] 当光伏组件100中η个电池板的输出特性一致时，各电池板的输出电流ik(k = 1，2,…，η)均与光伏组件的输出电流L相等，即h = i2 =…=in = L，也即相邻两个电池 板之间无电流差，故无电流流入能量传输电路421，能量传输电路421被旁路，不进行能量 传输。
[0026] 当光伏组件100中某个或某几个电池板由于被阴影遮挡等原因导致光电效应减 弱、发电功率减低时，其输出电流也降低，从而与相邻的、未被遮挡的电池板的输出电流之 间产生一差额电流，该差额电流由上述存在差异的相邻两个电池板的公共端流入相应的能 量传输电路421。
[0027] 能量传输电路421内设有功率开关，当能量传输电路421的第一端口有电流流入 时，能量传输电路421根据集中控制器410产生的开关信号控制所述功率开关的开通与关 闭，从而控制所述差额电流的流过，实现将电能由发电功率高的电池板（高压侧）传输至发 电功率低的电池板（低压侧），实现对相邻两个电池板的功率优化，即部分优化，使其输出 特性一致；多个能量传输电路421共同作用使得任意相邻两个电池板的输出特性均一致， 则实现了光伏组件100中所有电池板的输出特性一致，使得光伏组件100的功率达到所述 当前最大输出功率，从而保证了光伏组件100的功率最大化。
[0028] 另外，控制能量传输电路421的开关信号由集中控制器410根据光伏组件100的 最大输出功率生成，从而保证了光伏组件1〇〇工作在最大功率点处。
[0029] 由上述结构及工作原理可知，本申请实施例在光伏组件中的不同电池板的输出特 性出现差异时，通过该存在差异的电池板之间的差额电流触发相应的能量传输电路；该能 量传输电路将电能由发电功率高的电池板传输至发电功率低的电池板；相对于现有技术 中直接将较多的电能通过旁路二极管消耗掉，本申请实施例大大减小了光发电系统的功率 损耗，提高了其发电效率，且通过集中控制器确定一个最大输出功率，消除了局部最大功率 点，降低了控制难度。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。
[0030] 优选的，本申请实施例中，能量传输电路包括双向直流变换电路（双向DC/DC电 路）；更具体的，双向直流变换电路可以为以下任意一种：双向升压电路（双向Boost电 路）、双向降压电路（双向Buck电路）和双向升降压电路（双向Buck-Boost电路）。
[0031] 本申请实施例中，能量传输电路中的通信模块优选为无线通信模块，即通过无线 通信方式与集中控制器进行通信，获取集中控制器产生的开关信号。
[0032] 另外，本申请实施例中，集中控制器可以单独设置，即作为一独立的控制器；也可 集成于逆变器中。
[0033] 另外，本申请实施例还提供了一种组串式光伏系统，包括具有多个串联连接的电 池板的光伏组件、逆变器，以及上述实施例所述的功率优化装置。相对于现有技术中直接 将较多的电能通过旁路二极管消耗掉，本申请实施例通过该功率优化装置对光伏组件进行 部分功率优化，大大减小了光发电系统的功率损耗，提高了其发电效率，且通过集中控制器 确定一个最大输出功率，消除了局部最大功率点，降低了控制难度，解决了现有技术的问 题。
[0034] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。
[0035] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对所公开的实施 例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改 对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本 申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示 的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种功率优化装置，应用于组串式光伏系统，所述组串式光伏系统包括逆变器及具 有多个串联连接的电池板的光伏组件，其特征在于，包括： 集中控制器，以及与所述光伏组件并联连接的功率调节机构； 所述功率调节机构包括多个能量传输电路； 任意相邻两个电池板之间设有一个所述能量传输电路，多个所述能量传输电路串联连 接；所述能量传输电路的第一端口与所述相邻两个电池板的公共端连接；所述能量传输电 路包括一与所述集中控制器进行通信的通信模块。
2. 根据权利要求1所述的功率优化装置，其特征在于，所述能量传输电路包括双向直 流变换电路。
3. 根据权利要求2所述的功率优化装置，其特征在于，所述双向直流变换电路包括以 下任意一种：双向升压电路、双向降压电路和双向升降压电路。
4. 根据权利要求1所述的功率优化装置，其特征在于，所述能量传输电路的通信模块 包括无线通信模块。
5. -种组串式光伏系统，包括具有多个串联连接的电池板的光伏组件，及逆变器，其特 征在于，还包括：如权利要求1?4任一项所述的功率优化装置。
【文档编号】H02J3/38GK203883487SQ201320774279
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】张彦虎, 胡兵, 薛丽英, 朱瑞林 申请人:阳光电源股份有限公司