[发明专利]一种高效率低损耗的光伏电池板输出功率优化器的硬件电路的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效率低损耗(功耗)的光伏电池板输出功率优化器的硬件电路，属于直流功率电路领域。

背景技术

光伏电池板阵列的任何部分不能被遮荫，如果有电池片被遮荫，则它们便不会产生电流且会形成反向偏压，这就意味着被遮荫的组件会消耗功率发热，久而久之，形成故障。这就是所谓的热岛效应。

防止热岛效应，一般将太阳能电池板倾斜放置，使表面不能被附着遮挡物。但偶然遮挡不可避免，故常用旁路二极管来起到保护作用，旁路二极管可以防止由于支路故障或遮蔽引起的电流由强电流支路流向弱电流支路的现象。每个二极管压降0.4～0.7V，由此在电池板组串上的二极管产生的损耗可达10～30W。

中国专利CN201210118068公开了一种基于MPPT升压的二次升压电路。如图1所示，该发明公开了一种基于MPPT升压的二次升压电路及分布式太阳能电池组。基于MPPT升压的二次升压电路，利用超级电容和充电均衡模块，使得二次升压后的输出功率在一定时间内稳定，并且进一步利用超级电容祈祷稳定输出功率的作用；分布式太阳能电池组由N个单个的太阳能电池板11～1n并联而成的电池组、该太阳能电池组的每一太阳能电池板上并联的一个基于MPPT升压的二次升压电路的前端电路21～2n、逆变器3、电力网络模块4，外部连接器5和通讯总线组成。与旁路二极管相比，该发明能够消除太阳电池组原有的由于热岛效应而引起的击穿，但是该电路基于二次升压，本身产生的能量损耗不可忽视，而且不具备因任何原因导致故障后的隔离保护功能。

中国专利CN201220479308公开了一种光伏MPPT控制器的DC/DC电源电路，该电源电路应用了34063集成电路，扩展了输入电压范围，满足了宽范围太阳能电池板输入模块要求。并且当电池电力充足时，只需给此电路提供5～6W的输入，而无需电池给此系统供电，从而减小了电池损耗，极大地提高了系统的应用范围。此外，该电源电路给收音机模块供电采用了PWM开关电源模块设计，极大地减少了外围电路，并能保证收音机有效运行。该系统仅仅提供MPPT功能，不能消除故障电池板的热岛效应；而且也不具备因任何原因导致故障后的隔离保护功能。

发明内容

为了解决故障电池板的热岛效应和保证电池板或者发电系统其他环节发生故障后的隔离保护以及输出功率的最大化(MPPT)，本发明提供了一种高效率低功耗的光伏电池板输出功率优化器的硬件电路。

为达到上述目的，本发明采用的方案为：

一种高效率低功耗的光伏电池板输出功率优化器硬件电路，包括最大化单个光伏电池板组串输出功率的电路；在检测到光伏电池板组串电流损耗时断开组串电池板输出的电路；旁路遮荫的电池板子串的电路；输出电流采样电路。该硬件电路具有受控电子开关、二极管、电感、储能电容、采样电阻。光伏电池板组串从PV+、PV-接入，子串接入PVS1、PVS2；优化器从OUT+、OUT-输出，与其他光伏电池板组串适配的输出功率优化器的输出串联。整个硬件电路构成最大化单个光伏电池板组串输出功率的电路；串行回路上的受控电子开关S4是断开光伏电池板组串输出的电路；输入侧三级串联的受控电子开关S1、S2、S3是旁路遮荫或故障电池板子串的电路；并行回路上受控电子开关S5和二极管D5提供旁路光伏电池板组串的功能；高精度电阻采集优化器输出电流；储能电容吸收电荷提供短时间的电流输出。

所述的高效率低功耗的光伏电池板输出功率优化器硬件电路，所有受控电子开关均为电子机械开关或半导体开关。

所述的高效率低功耗的光伏电池板输出功率优化器硬件电路，串行受控电子开关S4和并行受控电子开关S5不可同时导通。

所述的高效率低功耗的光伏电池板输出功率优化器硬件电路的控制方法如下：

步骤一：光伏电池板组串无功率输出或输出电压最小值未达到电路设定门限值时串行的受控电子开关S4、并行受控电子开关S5为断开状态；低导通压降的并行二极管D5旁路电池板组串并为其他光伏电池板组串电流提供通道；输入侧的三级受控电子开关S1、S2、S3保持断开状态。

步骤二：

1)当光伏电池板组串输出电压最小值达到电路设定门限值时，串行受控电子开关S4导通100ms，并行受控电子开关S5保持断开；100ms后受控电子开关S4断开的同时检测优化器的输出电压；再过100ms后再次检测优化器输出电压；根据两次采样的电压值对比判断逆变器是否与PV侧连接。