[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

摘要

本申请涉及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，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。结合低压降功率MOSFET，整个电路在控制光伏电池板输出功率上表现出高效低耗的优点；对遮荫电池板的旁路和故障电池板的输出断路能保证整体电池板阵列的输出功率最大化；并且在系统故障时快速的关闭输出隔离故障，提高安全与可靠性。

主权项

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的控制方法，所述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： 受控电子开关S1、S2、S3、S4、S5，二极管D1、 D2、 D3、 D4、D5，电感L，储能电容C1、C2，采样电阻R1；光伏电池板组串从输入端PV+、PV‑接入，光伏电池板组串中的子串分别接入PVS1、PVS2，该优化器硬件电路从OUT+、OUT‑输出，串行回路上的受控电子开关S4形成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形成旁路遮荫或故障电池板子串的电路以保证电池板阵列的输出功率最大化；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；采样电阻R1采集优化器输出电流；储能电容C1、C2吸收电荷提供短时间的电流输出；该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，可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，其中二极管D1的正极接PV‑，二极管D1的负极接PVS1，二极管 D2的正极接PVS1，二极管D2的负极接PVS2、二极管 D3的正极接PVS2，二极管D3的负极接PV+,受控电子开关S1、S2、S3分别与二极管D1、D2、D3并联，储能电容C1两端分别与输入端PV+和PV‑连接，二极管D4与二极管D5串联，二极管D4的负极接PV+，二极管D5的正极接PV‑,同时二极管D4的正极与电感L连接，电感L另一端接输出端OUT+，受控电子开关S4、S5分别与二极管D4和D5并联，储能电容C2一端接输出端OUT+，另一端接采样电阻R1的一端，R1的另一端接输出端OUT‑；所述控制方法包括如下步骤：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，受控电子开关S4、受控电子开关S5为断开状态；低导通压降的二极管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；输入侧的受控电子开关S1、S2、S3保持断开状态；步骤二：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，受控电子开关S4导通100ms，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；实时采样光伏电池板三级子串上的电压，如果子串电压低于设定门限值，对应的受控电子开关导通旁路该级子串电池板；每过10s断开一次导通的旁路受控电子开关，如果再次检测的子串电压低于门限值，该级开关继续导通；上述过程一直持续直到检测的电压高于门限值；步骤三：当判断逆变器未连接PV侧时，一直重复步骤二；当判断逆变器连接到PV侧时，优化器进入最大功率点跟踪(MPPT)模式，控制电路输出脉冲宽度调制(PWM)波形控制S4通断，S5保持断开，使单个电池板组串输出功率最大；该步骤中持续采样输出电流，若输出电流低于电路设定的门限值或者任何其他原因导致的光伏电池板组串之间断路或系统故障，优化器会回到步骤一状态，保持故障隔离和切断功率输出。