[实用新型]一种基于光伏组件级别的功率优化系统

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及到光伏发电技术领域，确切地说，采用了在光伏组件中都使用了功率优化电路的方案，使每一个光伏组件都能够对应由一个功率优化电路执行最大功率追踪甚至实现升压，确保整个光伏组件输出功率的优化。

背景技术

随着传统化工能源如石油、煤炭、天然气等的不可再生性，及化工能源造成的负面环境问题变得日趋严重，尤其是近些年来在人口集中的大中型城市雾霾已经变成一种严重的环境负担，因此寻找一种取之不尽、周而复始的可再生能源来取代资源有限、对环境有污染的传统化工能源，成为了新能源领域迫切需要解决的重要命题。以新技术和新材料为基础的科技发展，使得可再生能源得到现代化的开发和利用，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，环保和能够持续性发展的新能源在世界各国和地区得到了越来越广泛的应用。由于光伏发电这种新能源具备清洁、安全可靠、运行费用少而且日常维护简单和任意地点随处可用等优势，使光伏发电成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，光伏发电产业在世界范围内也得到了迅速的发展，尤其是在解决能源短缺和偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。

光伏电池的输出特性受到外界温度、光照辐射强度的影响而发生很大的变化，在当前的光伏发电系统中，为了使整个发电系统更安全可靠的运行，最好是能够及时发现各种潜在的威胁，例如阴影遮挡造成的热斑效应就是一种负面的威胁，它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，所以监控光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数是光伏发电系统中很重要的一个环节。要从太阳能面板输出期望的最大的功率和效率，最重要是找到最大功率点MPPT，使电池板的输出电压和输出电流保持在这个预期的最大功率点。最大功率点的变化通常与辐照强度和环境温度有关，所以亟待解决的难题是，当太阳能面板的环境变化时，须动态追踪的这些参数变化，才能最终屏除外部环境因素，确保太阳能面板工作在最大功率点上。

在现行的光伏功率优化方式中，当出现同一串的电池组件因为组件产品的一致性问题不好，或发生阴影遮挡等因素导致部分电池不能正常发电时，整串的光伏电池效率损失很严重，而且逆变器尤其是集中式的逆变器接入的电池板阵列很多时，会导致各个光伏电池串组的电池板不能够在自己的最大功率点运行，这些都是电能和发电量的损失。因此本申请后文介绍的功率优化器主要就是解决或者说是缓解这些问题，实现在电池串级别进行功率优化，来为每一个单体光伏电池搭载主动式功率优化器，导入最大功率点追踪以确保太阳能系统输出功率的稳定和功率的最大优化。

发明内容

在第一个实施例中，本实用新型中披露了一种基于光伏组件级别的功率优化系统，其特征在于：至少一组光伏组件以并联的方式向同一个电压转换电路提供电源，电压转换电路用于对所述至少一组光伏组件同步执行最大功率追踪。

上述的一种基于光伏组件级别的功率优化系统，其中：

所述电压转换电路包括耦合到光伏组件正负极的第一、第二输入端和提供输出电压的第一、第二输出端；

由多级所述电压转换电路串联连接，任意前一级电压转换电路的第二输出端耦合到相邻后一级电压转换电路的第一输出端。

上述的一种基于光伏组件级别的功率优化系统，其中：

每一个电压转换电路的第一、第二输出端之间连接有一个输出电容，每一个电压转换电路产生的输出电压输出在其输出电容上；以及

在多级的所述电压转换电路串联连接时它们各自的输出电容相互串联连接，多级所述电压转换电路提供的总电压等于它们各自的输出电容上的电压的叠加值。

上述的一种基于光伏组件级别的功率优化系统，其中：所述的电压转换电路是升压型的BOOST电路。

上述的一种基于光伏组件级别的功率优化系统，其中：每个电压转换电路的第一输入端和第一输出端之间串联有电感和第一开关以及第二输入端耦合到第二输出端，其中电感的一端耦合到第一输入端而电感相对的另一端和第一输出端之间设置第一开关，电感和第一开关之间的互连节点与第二输入节点或第二输出节点之间设置第二开关。

在第二个实施例中，本实用新型中披露了一种基于光伏组件级别的功率优化系统，其特征在于：至少一组光伏组件配置成向一个功率优化电路提供电源，该功率优化电路具有与所述至少一组光伏组件中光伏组件数量一致的多个电压转换电路；