光伏优化器及方法与流程

本发明涉及光伏领域，具体涉及一种光伏优化器及方法。

背景技术：

1、光伏优化器，又称光伏功率优化器和组件功率优化器，用于多个光伏组件串联形成的组件串中，用来实时追踪到单块组件的最大功率点，来解决因阴影遮挡、组件朝向差异或组件衰减不一致所造成的光伏系统发电量降低的问题。

2、常见的光伏优化器，一般包括便于挂接在光伏组件背面的外壳以及设置在外壳内的单块电路板，电路板上设置有mcu芯片以及buck降压电路，外壳上设置有和电路板连接的输入端和输出端。在使用时，多个光伏优化器分别连接在单个光伏组件和光伏逆变器之间，将光伏优化器的输入端与该组串中对应光伏组件的输出端连接，将光伏优化器的输出端与该组串对应的光伏逆变器的输入端连接。

3、因为现有光伏优化器电路板上存在大功率器件，散热要求较高，因此现在为了更好地散热，通常将电路板做得比较大以便留出足够多的散热空间，但是这又与小型化趋势相违背。此外，现有的光伏优化器，还存在重复启动，导致实际寿命比理论寿命极大降低的问题。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种光伏优化器，在保证光伏优化器小型化的同时解决光伏优化器工作状态数据获取不稳定、不及时的问题。

2、为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：

3、光伏优化器，包括外壳以及设置在外壳内的电路板，所述电路板包括分离设置的第一电路板和第二电路板，所述第二电路板上用来安装大功率元器件；所述外壳靠近第二电路板的一侧设置有散热结构，所述散热结构包括依次层叠设置的导热垫片和散热板；所述散热板与外壳一体成型，散热板的外侧还设有散热凸起；所述第一电路板上设置有mcu芯片，所述mcu芯片内设置有用来控制光伏优化器工作状态的buck模式和低功率模式；所述buck模式用来在光伏优化器处于启动状态时运行，在buck模式下按照光伏pv特性曲线进行mppt追踪；所述低功率模式用来在光伏优化器处于不启动状态时运行。

4、本方案的优点在于：

5、通过分离设置的第一电路板和第二电路板，通过将大功率器件都安装在第二电路板的方式，通过直接与第二电路板接触的散热结构，不仅提供了足够的散热空间，还能够有效提高散热速度，提高散热效果。同时，两块电路板的设置，有利于缩小单个电路板的面积，使整个光伏优化器的体积进一步缩小。本发明同时兼顾散热效果和小型化，解决了现在两者相悖的问题。

6、同时，本方案通过buck模式和低功率模式的设置，使光伏优化器只在buck模式下处理启动状态运行，其他低功率模式，光伏优化器都未启动，能够有效保护光伏优化器。

7、本方案在保证光伏优化器小型化的同时解决光伏优化器工作状态数据获取不稳定、不及时的问题。

8、进一步，所述第一电路板和第二电路板层叠设置上，两个电路板之间通过连接器连接；所述第一电路板上设置有分别与mcu芯片连接的低功率控制电路和电源电路。

9、进一步，所述连接器包括两组，两组连接器分别设于所述第二电路板的两侧位置处。

10、进一步，所述第二电路板在两组连接器对应的连接器安装区域之间，顺序排布有供二极管焊接安装的二极管安装区域、供mos管焊接安装的mos管安装区域以及供电阻焊接安装的电阻安装区域。

11、进一步，所述第二电路板为铝基板、氧化铝基板或者氮化铝基板中的一种；所述导热垫片覆盖所述第二电路板，所述导热垫片面积大于等于所述第二电路板面积。

12、进一步，第二电路板上的大功率器件包括分别与连接器连接的两个二极管、两个mos管以及两个电阻；第二电路板上的所有大功率器件均连接在光伏系统主回路中。

13、进一步，所述外壳靠近第一电路板的侧壁上设置有显示模块，所述显示模块的面积占所在侧壁面积的十分之八以上。

14、本发明还提供一种光伏优化器功率优化方法，采用前述的光伏优化器，包括以下步骤：

15、步骤一，光伏优化器接收与之连接的光伏组件传递来的电信号，光伏组件的输出电压为光伏优化器供电；

16、步骤二，按照预设在光伏优化器mcu芯片中的启动判断策略，判断光伏组件输出电信号稳定且符合正常工作要求，则mcu芯片控制光伏优化器进入旁路模式，反之则进入故障模式；

17、步骤三，通过低功率控制电路，将光伏组件输出电信号在低功率控制电路输出端的形成的输出电压，与预设电压值进行对比；若输出电压大于预设电压值，则mcu芯片控制光伏优化器进入直通模式，反之则进入故障模式；

18、步骤四，通过低功率控制电路，将光伏组件输出电信号在低功率控制电路输出端的形成的输出功率，与预设功率值进行对比；若输出功率大于预设功率值，则mcu芯片控制光伏优化器进入buck模式，反之则进入故障模式；

19、在buck模式时，如果检测到输出功率连续数次低于预设功率值后，关闭光伏优化器mppt追踪，光伏优化器随机进入包括旁路模式、直通模式或故障模式中任一低功率模式，重复步骤二至步骤四直到进入buck模式后光伏优化器正常启动工作。

20、进一步，所述预设电压值的范围为3.1-3.3v。通过低功率控制电路，将光伏优化器mcu芯片，传递至低功率控制电路的电信号，经过低功率控制电路在其输出端形成输出电压与3.1-3.3v区间对应的预设电压值进行对比，从硬件电路去判断是否进入直通模式，是否继续启动光伏优化器。

21、进一步，所述预设功率值的为1.3w。通过低功率控制电路，将光伏优化器mcu芯片，传递至低功率控制电路的电信号，经过低功率控制电路在其输出端形成输出功率与预设功率值1.3w进行对比，从硬件电路去判断是否进入buck模式，是否启动光伏优化器。

22、本方法的优点在于：

23、本发明能够实时获取光伏组件的工作电流、工作电压等电信号，进而根据光伏组件的工作状态更加精准地启动或者停止光伏优化器工作，同时在不额外增加光伏优化器的电路结构和模块构架的基础上，通过巧妙分离设置的两块电路板，既充分保障了散热空间和散热效率，又能够满足小型化要求。此外，通过启动控制电路的设置，有效避免光伏优化器无意义重复启动的问题，有效降低光伏优化器的mcu芯片损耗，提高光伏优化器的使用寿命。

24、与现有光伏优化器相比，本方案在光伏组件有遮挡或者早晚光照条件较弱导致光伏组件的电压输出不稳定时，本方案通过低功率控制电路输出电压和预设电压值的对比以及输出功率与预设功率值的对比，只有在光伏组件输出电信号稳定且达到预设要求的时候，才会启动光伏优化器进入buck模式，有效避免了光伏优化器的重复启动，避免了mcu芯片不断重启、不断被擦写的情况，相比于现有光伏优化器，本方案通过延长mcu芯片寿命，有效延长整个光伏功率优化器的使用寿命。

技术特征：

1.光伏优化器，其特征在于：包括外壳以及设置在外壳内的电路板，所述电路板包括分离设置的第一电路板和第二电路板，所述第二电路板上用来安装大功率元器件；所述外壳靠近第二电路板的一侧设置有散热结构，所述散热结构包括依次层叠设置的导热垫片和散热板；所述散热板与外壳一体成型，散热板的外侧还设有散热凸起；所述第一电路板上设置有mcu芯片，所述mcu芯片内设置有用来控制光伏优化器工作状态的buck模式和低功率模式；所述buck模式用来在光伏优化器处于启动状态时运行，在buck模式下按照光伏pv特性曲线进行mppt追踪；所述低功率模式用来在光伏优化器处于不启动状态时运行。

2.根据权利要求1所述的一种光伏优化器，其特征在于：所述第一电路板和第二电路板层叠设置上，两个电路板之间通过连接器连接；所述第一电路板上设置有分别与mcu芯片连接的低功率控制电路和电源电路。

3.根据权利要求2所述的一种光伏优化器，其特征在于：所述连接器包括两组，两组连接器分别设于所述第二电路板的两侧位置处。

4.根据权利要求3所述的一种光伏优化器，其特征在于：所述第二电路板在两组连接器对应的连接器安装区域之间，顺序排布有供二极管焊接安装的二极管安装区域、供mos管焊接安装的mos管安装区域以及供电阻焊接安装的电阻安装区域。

5.根据权利要求1所述的一种光伏优化器，其特征在于：所述第二电路板为铝基板、氧化铝基板或者氮化铝基板中的一种；所述导热垫片覆盖所述第二电路板，所述导热垫片面积大于等于所述第二电路板面积。

6.根据权利要求1所述的一种光伏优化器，其特征在于：第二电路板上的大功率器件包括分别与连接器连接的两个二极管、两个mos管以及两个电阻；第二电路板上的所有大功率器件均连接在光伏系统主回路中。

7.根据权利要求1所述的一种光伏优化器，其特征在于：所述外壳靠近第一电路板的侧壁上设置有显示模块，所述显示模块的面积占所在侧壁面积的十分之八以上。

8.光伏优化器功率优化方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的光伏优化器，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的光伏优化器功率优化方法，其特征在于：所述预设电压值的范围为3.1-3.3v。

10.根据权利要求8所述的光伏优化器功率优化方法，其特征在于：所述预设功率值的为1.3w。

技术总结
本发明涉及光伏领域，公开了光伏优化器及方法，包括外壳以及设置在外壳内的电路板，所述电路板包括分离设置的第一电路板和第二电路板，所述第二电路板上用来安装大功率元器件；所述外壳靠近第二电路板的一侧设置有散热结构，所述散热结构包括依次层叠设置的导热垫片和散热板，所述散热板与外壳一体成型，散热板的外侧还设有散热凸起；所述第一电路板上设置有MCU芯片，所述MCU芯片内设置有用来控制光伏优化器工作状态的buck模式和低功率模式；所述buck模式用来在光伏优化器处于启动状态时运行，在buck模式下按照光伏PV特性曲线进行MPPT追踪。本发明有效解决了散热和小型化兼顾的问题，同时还延长了光伏优化器的使用寿命。

技术研发人员：王小洪,杨宇航,张希,程远,朱博毓
受保护的技术使用者：重庆阿斯潘科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11