[发明专利]基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置及电压测量方法

权利要求书

1.基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置，其特征在于：包括光伏电池组件堆(1)、差分开关阵(2)串行位移寄存器(3)、绝对值电路(4)、汇流线1以及汇流线2构成；所述光伏电池组件堆(1)由m个光伏电池组件构成；所述差分开关阵(2)由m+1个开关Q构成；所述开关Q为四端器件，分别是两个通断触点端与两个控制端，两个控制端与两个通断触点之间为物理隔离，控制端通过光耦合控制通断触点的导通和关断；所述串行移位寄存器(3)有m+1个控制输出端，分别对应控制Q1～Qm+1开关；所述绝对值电路(4)有两个输入端，Uin+为正信号输入端、Uin-为负信号输入端，一个信号输出端Uo；所述光伏电池组件E1～Em首尾相连构成串联连接结构，光伏电池组件E1的正极作为光伏电池堆正极，光伏电池组件Em的负极作为光伏电池堆负极；开关Q1的一个通断端与光伏电池组件E1正极相连，另一个通断端与汇流线1相连，开关Q2的一个通断端与光伏电池组件E2正极相连，另一个通断端与汇流线2相连，其他开关的连接方法以此类推，连接规律为：序号为奇数的开关与汇流线1相连，序号为偶数的开关与汇流线2相连；开关Q1的控制端D1与串行移位寄存器控制输出端K1相连、控制端N1接地，开关Q2的控制端D2与串行移位寄存器控制输出端K2相连、控制端N2接地，其它开关的连接方法以此类推；汇流线1与绝对值电路(4)的正信号输入端Uin+相连，汇流线2与绝对值电路(4)的负信号输入端Uin-相连；绝对值电路(4)的输出端为检测结果输出端。

2.根据权利要求1所述的基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置，其特征在于：所述串行移位寄存器(3)的控制输出端K1～Km+1可各自输出高电平和低电平两种状态，工作时串行移位寄存器控制端的输出状态可用输出控制向量[K1，K2，K3，K4，…，Km-1，Km，Km+1]描述，输出控制向量按照[1，1，0，0，…，0，0，0]、[0，1，1，0，…，0，0，0]、[0，0，1，1，…，0，0，0]、…、[0，0，0，0，…，1，1，0]、[0，0，0，0，…，0，1，1]、[0，0，0，0，…，0，0，0]变化规律循环进行，其中1表示输出为高电平、0表示输出为低电平。

3.根据权利要求1所述的基于差分开关阵的光伏电池组件电压测量装置，其特征在于：所述绝对值电路(4)的输出信号与输入信号之间的关系满足：

Uo＝H×|(Uin+)-(Uin-)|

其中，H为比例系数。

4.一种基于权利要求1或2或3所述的装置的光伏电池组件电压测量方法，其特征在于：构建了一个差分开关阵(2)，结合汇流线1、汇流线2以及绝对值电路(4)，组成一个测量电压的差分结构；实际使用时，采用分时测量策略，在一个测量周期中，将测量周期分为m+1个测量时间段，每一个光伏电池组件对应一个测量时间段，余下一个时间段作为数据处理时间段；具体控制方法是：串行移位寄存器控制端按一定输出状态组合组成循环工作模态，工作时在输出端循环输出不同的输出控制向量控制差分开关阵(2)中开关的导通状态，在某一个测量时间段中只有一个光伏电池组件接到汇流线上，汇流线1和汇流线2之间的电压就是这个光伏电池组件的电压信号，该信号作为测量信号经绝对值电路(4)输入端，形成差分输入，除掉了共模信号后，根据(公式1)，可在绝对值电路输出端得到该光伏电池组件检测结果Uo；以这个方法按一定规律对串联结构光伏电池堆中的每一个光伏电池组件进行测量，经过一个测量周期后，就可完成对该电池堆的电压参数检测。