[发明专利]智能光伏功率调节器及调节方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电技术领域，特别是涉及一种智能光伏功率调节器及其调节方法。

背景技术

传统电站方案中，光伏组件经过汇流、逆变器，最后接入箱式变压器升压，把电能送到升压站并入电网，MPPT功能集成在逆变器中，逆变器MPPT路数少，易受现场各种复杂情况的影响，造成发电量的损失，例如因组件不匹配、灰尘、阴影遮挡、组件温升或破损(热斑效应)等原因，光伏系统实际发电量比理论值要低10％-25％，其中热斑效应甚至会严重影响组件性能及其寿命。

另外，电站安装或试运行时，反接组件或功率优化器会引起损坏，大大降低其使用寿命，但是现有技术中防反接功能仍是以硬件防护为主，而传统的功率优化器也没有通讯模块，在发生组件或功率优化器故障时，需要对每块组件或每个功率优化器进行故障排查，运维工作量巨大，并且需要停止对应整条组串乃至整个电站的运营，大大增加了成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种智能光伏功率调节器，能够对每块组件进行最大功率点追踪，减少组件不匹配、灰尘、阴影遮挡、组件温升或破损(热斑效应)等各种原因导致的功率损失。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种智能光伏功率调节器，包括功率模块、采样模块、控制模块、驱动模块、通讯模块、电源模块；所述电源模块连接其它各模块提供工作电源；所述功率模块的输入端连接光伏组件的输出端；所述采样模块设有采样电路，所述采样电路的输出端连接所述控制模块；所述控制模块设有MCU控制电路，所述MCU控制电路的输出端连接所述驱动模块；所述功率模块设有开关管，所述驱动模块连接所述功率模块的开关管；所述通讯模块连接所述控制模块，实现控制模块与后台监控系统的双向反馈。

进一步的，所述功率模块包含整流二极管、功率MOS管、续流电感及若干个滤波电容，所述功率MOS管作为开关管与所述驱动模块连接。

进一步的，所述驱动模块包含二级信号放大电路；一级放大电路进行电平转换；二级放大电路进行电流信号的放大。

进一步的，所述采样电路包含电流采样电路、电压采样电路及温度采样电路。

更进一步的，所述电流采样电路设有双向电流传感器，用以感应电流值，判断电流方向。

进一步的，所述通讯模块包括无线通信模块和/或直流电力载波通信模块。

进一步的，所述智能光伏功率调节器还包括旁路模块；所述旁路模块包括旁路二极管和旁路开关，所述旁路二极管并联在功率模块的输入端两极之间，所述旁路开关并联在功率模块的负输入端与功率模块的负输出端之间。

更进一步的，所述智能光伏功率调节器还设有接线盒模块，所述接线盒模块设有连接端子，光伏组件的汇流条直接接至连接端子。

如上所述的智能光伏功率调节器的调节方法，包括如下步骤：

步骤一：通过采样模块采集电压、电流、温度信号，输送给控制模块；

步骤二：控制模块通过MPPT程序，根据全局扫描法以及扰动观察法来计算分析最大功率点的电压电流；

步骤三：控制模块设置PWM脉宽调制的占空比值，通过驱动模块控制功率模块的MOS管开断时间，使组件保持工作在最大功率，同时防止组件反接；

步骤四：控制模块通过通讯模块，选择通过无线通信或直流电力载波与后台监控系统实现双向反馈。

更进一步的，所述调节方法还包括：

(1)在组件失效或组件故障或出现热斑效应时，通过旁路二极管切换至旁路，为整串电流提供第二条通道，防止对其他正常发电单元产生影响；

(2)在智能光伏功率调节器发生故障时，通过旁路开关对调节器实施物理旁路，功率调节器通过接线盒模块作为接线盒使用。

相对于现有技术，本发明所述的智能光伏功率调节器及调节方法具有以下优势：

(1)可替代接线盒使用，也可外接在接线盒后端使用；

(2)双重旁路保护，通过旁路二极管避免热斑效应，通过旁路开关避免单个组件故障或失效影响整条组串乃至电站的正常工作，造成发电量损失；

(3)实时的采样数据传输及监控，快速定位至问题组件或功率优化器；

(4)通过软件与硬件组合来达到防反接功能；

(5)实现组件级的MPPT功能，通过设置PWM的占空比值来控制MOS管开断时间，从而进行最大功率点的追踪，可减少组件不匹配、灰尘、阴影遮挡、组件温升或破损(热斑效应)等各种原因导致的功率损失。

附图说明