專利名稱：功率優(yōu)化裝置及太陽能電池板及并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，具體是一種太陽能電池板功率優(yōu)化裝置。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括集中式太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和分布式太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其中的分布式太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由于其能優(yōu)化太陽能電池板的工作狀態(tài)，在多數(shù)情況下可以提高系統(tǒng)的年發(fā)電量，目前日益得到重視并成為一個研究熱點。目前流行的分布式太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括基于太陽能微逆變器的發(fā)電系統(tǒng)和采用了太陽能電池板最大功率優(yōu)化裝置的系統(tǒng)，微逆變器一般用于屋頂?shù)刃⌒吞柲懿⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中；而太陽能電池板最大功率優(yōu)化裝置一般用于中大型太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中。這兩種結(jié)構(gòu)都可以優(yōu)化每塊太陽能電池板的工作狀態(tài)，從而提高能量產(chǎn)出。中國專利文獻CN102780398A公開了一種太陽能光伏電池板的組件優(yōu)化器及其控制方法，每個組件優(yōu)化器用于與一個電池板組件相連，用于保證光伏太陽能電池板組件之間不會產(chǎn)生失衡現(xiàn)象，實現(xiàn)每個電池板組件的最大功率輸出。其中，上述專利文獻中公開的所述組件優(yōu)化器即為太陽能電池板最大功率優(yōu)化裝置。這種結(jié)構(gòu)使得每塊太陽能電池板得到優(yōu)化，在整塊太陽能電池板被遮擋的情況下能夠取得較好的效果。但是在太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實際應(yīng)用時，整塊電池板被遮擋的情況很少，往往是一塊電池板的一部分被遮擋或一塊電池板上的部分電池出現(xiàn)故障，這種情況下整個電池板的輸出曲線變得復(fù)雜，往往會有多個峰值出現(xiàn)，一個太陽能電池板最大功率優(yōu)化裝置只能跟蹤一個峰值，如果只跟蹤最早的峰值則無法保證跟蹤出的峰值是實際的最大峰值，而如果要跟蹤完所有的峰值最終確定最大的峰值附近為最大功率輸出點，在跟蹤的過程中會損失大量功率，同樣無法實現(xiàn)整個電池板的最大功率輸出。

實用新型內(nèi)容為此，本實用新型所要解決的是現(xiàn)有太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中一個功率優(yōu)化裝置針對一個電池板設(shè)置帶來的無法實現(xiàn)功率最大化輸出的技術(shù)問題，提供一種可達到更好優(yōu)化效果的太陽能電池板功率優(yōu)化裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:一種功率優(yōu)化裝置，用于與一個太陽能電池板相連，所述功率優(yōu)化裝置進一步包括:若干功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個電池模組相連，所述電池模組包括一個或者相互串聯(lián)的若干個電池單元，不同所述功率優(yōu)化器的所述輸出端之間串聯(lián)連接。一個所述太陽能電池板中包括三到十個所述電池模組。所述功率優(yōu)化器進一步包括:最大功率跟蹤控制器，與所述電池模組的輸出端相連，采集所述電池模組的輸出電壓或者/和電流信號，跟蹤計算出所述電池模組的最大輸出功率形成控制參考信號并輸出；DC/DC功率變換器，接收所述最大功率跟蹤控制器輸出的所述控制參考信號，在所述控制參考信號的控制下將所述電池模組的輸出變換到所述最大功率跟蹤控制器跟蹤出的最大功率值附近進行輸出。同時，提供一種太陽能電池板，包括:一個太陽能電池板；一個功率優(yōu)化裝置，一個所述功率優(yōu)化裝置與一個所述太陽能電池板相連；所述功率優(yōu)化裝置進一步包括:若干功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個電池模組相連，所述電池模組包括一個或者相互串聯(lián)的若干個電池單元，不同所述功率優(yōu)化器的所述輸出端之間串聯(lián)連接。還包括；一個接線盒，所述接線盒設(shè)置于一個所述太陽能電池板的背面，所述接線盒內(nèi)設(shè)置有與所述太陽能電池板相連的若干個功率優(yōu)化器；一個電路板，設(shè)置于所述接線盒內(nèi)，若干個所述功率優(yōu)化器設(shè)置于一個所述電路板上，每個所述功率優(yōu)化器通過所述電路板與所述電池模組連接。還包括，一個通信數(shù)據(jù)處理器，設(shè)置于所述接線盒內(nèi)，所述通信數(shù)據(jù)處理器與每個所述功率優(yōu)化器的輸出端相連，采集所述功率優(yōu)化器的輸出的電壓或者/和電流信號并輸出。一個所述太陽能電池板中包括三到十個所述電池模組。所述功率優(yōu)化器進一步包括:最大功率跟蹤控制器，與所述電池模組的輸出端相連，采集所述電池模組的輸出電壓或者/和電流信號，跟蹤計算出所述電池模組的最大輸出功率形成控制參考信號并輸出；DC/DC功率變換器，接收所述最大功率跟蹤控制器輸出的所述控制參考信號，在所述控制參考信號的控制下將所述電池模組的輸出變換到所述最大功率跟蹤控制器跟蹤出的最大功率值附近進行輸出。同時，還提供一種太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括，由相互串聯(lián)的若干個上述的太陽能電池板構(gòu)成的太陽能發(fā)電支路；逆變器，所述逆變器的輸入端與所述太陽能發(fā)電支路的輸出端相連，接收所述太陽能發(fā)電支路輸出的直流電并將其轉(zhuǎn)換成交流電輸出。還包括一個監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器接收每個通信數(shù)據(jù)處理器輸出的電壓或者/和電流信號，并計算相應(yīng)的輸出功率并在所述監(jiān)控服務(wù)器上顯示。本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:本實用新型的所述功率優(yōu)化裝置，用于與一個太陽能電池板相連，所述功率優(yōu)化裝置進一步包括:若干功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個電池模組相連，所述電池模組包括一個或者相互串聯(lián)的若干個電池單元，不同所述功率優(yōu)化器的所述輸出端之間串聯(lián)連接。一個所述功率優(yōu)化器用于與一個電池模組相連，在太陽能電池板部分遮擋或者部分電池單元損壞時，所述功率優(yōu)化器跟蹤的所述一個電池模組的輸出電壓或者電流曲線相對簡單，峰值為一個后者有限的幾個，可方便實現(xiàn)一個電池模組的輸出功率最大化，進而實現(xiàn)整個太陽能電池板的最大功率輸出。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為本實用新型一個實施例的太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一個實施例的太陽能電池板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型一個實施例的接線盒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型一個實施例的功率優(yōu)化器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標記表示為:1-太陽能電池板，10-電池單元，11-功率優(yōu)化裝置。
具體實施方式
參見圖1所示，本實用新型一個實施例的一種中大功率太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括，互相并聯(lián)連接的N條太陽能發(fā)電支路，其中的N取決于系統(tǒng)功率，可以是數(shù)條太陽能發(fā)電支路或幾十條太陽能發(fā)電支路；每條所述太陽發(fā)電支路由相互串聯(lián)的K個太陽能電池板I構(gòu)成，其中K 一般為10 20個；一個集中式中大功率逆變器，所述逆變器的輸入端與所述太陽能發(fā)電支路的輸出端相連，接收所述太陽能發(fā)電支路輸出的直流電并將其轉(zhuǎn)換成交流電輸出給電網(wǎng)；參見圖2所示，作為本實用新型一個具體實施例的太陽能電池板1，包括:一個太陽能電池板1，所述太陽能電池板I由若干個電池單元10組成，本實施例中電池單元10的個數(shù)以72為例，相鄰的24個電池單元10相互串聯(lián)構(gòu)成一個電池模組；所述電池模組中電池單元10的數(shù)量可以在I到71中根據(jù)實際需要任意選用，所述電池模組含有的電池單元10的數(shù)量越少，本實用新型的所述太陽能電池板I的優(yōu)化程度越高，相應(yīng)的成本增加越多；反之，所述電池模組含有的電池單元10的數(shù)量越多，本實用新型的所述太陽能電池板I的優(yōu)化程度越差，相應(yīng)的成本增加越少；綜合優(yōu)化程度和效率一般將一個太陽能電池板中包含的電池模組的數(shù)量定在三到十個之間；一個功率優(yōu)化裝置11，一個所述功率優(yōu)化裝置11與一個所述太陽能電池板I相連；所述功率優(yōu)化裝置11進一步包括:三個功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個所述電池模組的輸出端相連，不同所述功率優(yōu)化器的所述輸出端之間串聯(lián)連接，形成所述太陽能電池板I的輸出端；—個接線盒，具體參見圖3所示，所述接線盒設(shè)置于一個所述太陽能電池板I的背面，所述接線盒內(nèi)設(shè)置有與所述太陽能電池板I相連的三個功率優(yōu)化器；一個電路板，設(shè)置于所述接線盒內(nèi)，若干個所述功率優(yōu)化器設(shè)置于一個所述電路板上，每個所述功率優(yōu)化器通過所述電路板與所述電池模組連接。[0048]本實用新型采用的所述接線盒和一個太陽能電池板I集成連接的方式，使得在實際安裝太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)時，只需將不同的所述太陽能電池板I串聯(lián)、并聯(lián)即可，在安裝現(xiàn)場無需像現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池板I那樣通過連接接頭和電纜為每個太陽能電池板I串聯(lián)一個優(yōu)化器，即省去了現(xiàn)場的安裝步驟，節(jié)省了人力成本；同時，也節(jié)省了連接接頭和電纜的使用，真正實現(xiàn)了即插即用。一個通信數(shù)據(jù)處理器，設(shè)置于所述接線盒內(nèi)，所述通信數(shù)據(jù)處理器與每個所述功率優(yōu)化器的輸出端相連，采集所述功率優(yōu)化器的輸出的電壓或者/和電流信號并輸出。所述太陽能并網(wǎng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)還包括一個監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器接收每個通信數(shù)據(jù)處理器輸出的電壓或者/和電流信號并顯示，方便集中查看整個系統(tǒng)各個電池板的實時工作狀況，減少現(xiàn)場管理人員的工作量。作為本實用新型的一個所述功率優(yōu)化器的具體實施方式
，具體參見圖4所示，所述功率優(yōu)化器進一步包括:最大功率跟蹤控制器，與所述電池模組的輸出端相連，采集所述電池模組的輸出電壓或者/和電流信號，跟蹤計算出所述電池模組的最大輸出功率形成控制參考信號并輸出；DC/DC功率變換器，接收所述最大功率跟蹤控制器輸出的所述控制參考信號，在所述控制參考信號的控制下將所述電池模組的輸出變換到所述最大功率跟蹤控制器跟蹤出的最大功率值附近進行輸出。具體參見圖3所示，所述最大功率跟蹤控制器的輸入信號為電池模組的端電壓Vpv和輸出電流Ipv,其中，所述端電壓Vpv通過一個電壓采樣電路獲得,所述輸出電流Ipv通過一個電流采樣電路獲得。所述端電壓Vpv和所述輸出電流Ipv兩個信號送入最大功率跟蹤控制模塊(MPPT)后，所述最大功率跟蹤控制模塊會對所述電池模組的當前工作狀態(tài)進行分析，然后依據(jù)MPPT控制算法生成并輸出控制信號，控制DC/DC變換器的工作狀態(tài)，使得太陽能電池組穩(wěn)定工作在最大功率輸出點。實際中，所述最大功率跟蹤控制模塊一般為一個單片機或者數(shù)字信號處理器，其內(nèi)置最大功率跟蹤控制算法軟件程序，比如橫電壓跟蹤法、開路電壓比例系數(shù)法擾動觀測法等。所述DC/DC變換器可以使用任意一種DC/DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)，實際中根據(jù)變換器效率及成本，體積等性能指標選用。圖4中所示為基于BUCK降壓變換器的DC/DC變換器結(jié)構(gòu)，其進一步包括第一電容Cl、第二電容C2、第一場效應(yīng)晶體管Q1、第二場效應(yīng)晶體管Q2和第一電感線圈LI以及驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路的輸入端與所述最大功率跟蹤控制模塊的輸出端相連，所述驅(qū)動電路的輸出端分別與所述第一場效應(yīng)晶體管Ql和所述第二場效應(yīng)晶體管Q2的柵極相連，所述驅(qū)動電路接收一個控制信號生兩個驅(qū)動控制信號送到所述第一場效應(yīng)晶體管Ql和所述第二場效應(yīng)晶體管Q2，進而控制所述第一場效應(yīng)晶體管Ql和所述第二場效應(yīng)晶體管Q2的開和關(guān)，最終達到調(diào)節(jié)電池模組的端電壓和輸出電流使所述電池模組在最大功率點附近工作。本實用新型上述實施例的一個中大功率太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述功率優(yōu)化器用于與一個電池模組相連，在太陽能電池板I部分遮擋或者部分電池單元10損壞時，所述功率優(yōu)化器跟蹤的所述一個電池模組的輸出電壓或者電流曲線相對簡單，峰值為一個后者有限的幾個，可方便實現(xiàn)一個電池模組的輸出功率最大化，進而實現(xiàn)整個太陽能電池板I的最大功率輸出。[0057]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。
權(quán)利要求1.一種功率優(yōu)化裝置，用于與一個太陽能電池板相連，其特征在于，所述功率優(yōu)化裝置進一步包括: 若干功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出 端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個電池模組相連，所述電 池模組包括一個或者相互串聯(lián)的若干個電池單元，不同所述功率優(yōu)化器的 所述輸出端之間串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率優(yōu)化裝置，其特征在于:一個所述太陽能電池板中包括三到十個所述電池模組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種功率優(yōu)化裝置，其特征在于:所述功率優(yōu)化器進一步包括:最大功率跟蹤控制器，與所述電池模組的輸出端相連，采集所述電池模組的輸出電壓或者/和電流信號，跟蹤計算出所述電池模組的最大輸出功率形成控制參考信號并輸出；DC/DC功率變換器，接收所述最大功率跟蹤控制器輸出的所述控制參考信號，在所述控制參考信號的控制下將所述電池模組的輸出變換到所述最大功率跟蹤控制器跟蹤出的最大功率值附近進行輸出。
4.一種太陽能電池板,包括: 一個太陽能電池板； 一個功率優(yōu)化裝置，一個所述功率優(yōu)化裝置與一個所述太陽能電池板相連； 其特征在于，所述功率優(yōu)化裝置進一步包括: 若干功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個電池模組相連，所述電池模組包括一個或者相互串聯(lián)的若干個電池單元，不同所述功率優(yōu)化器的所述輸出端之間串聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能電池板，其特征在于:還包括； 一個接線盒，所述接線盒設(shè)置于一個所述太陽能電池板的背面，所述接線盒內(nèi)設(shè)置有與所述太陽能電池板相連的若干個功率優(yōu)化器； 一個電路板，設(shè)置于所述接線盒內(nèi)，若干個所述功率優(yōu)化器設(shè)置于一個所述電路板上，每個所述功率優(yōu)化器通過所述電路板與所述電池模組連接。
6.根據(jù)要求5所述的一種太陽能電池板，其特征在于:還包括， 一個通信數(shù)據(jù)處理器，設(shè)置于所述接線盒內(nèi)，所述通信數(shù)據(jù)處理器與每個所述功率優(yōu)化器的輸出端相連，采集所述功率優(yōu)化器的輸出的電壓或者/和電流信號并輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的一種太陽能電池板,其特征在于:一個所述太陽能電池板中包括三到十個所述電池模組。
8.根據(jù)要求4-6任一所述的 一種太陽能電池板，其特征在于:所述功率優(yōu)化器進一步包括:最大功率跟蹤控制器，與所述電池模組的輸出端相連，采集所述電池模組的輸出電壓或者/和電流信號，跟蹤計算出所述電池模組的最大輸出功率形成控制參考信號并輸出；DC/DC功率變換器，接收所述最大功率跟蹤控制器輸出的所述控制參考信號，在所述控制參考信號的控制下將所述電池模組的輸出變換到所述最大功率跟蹤控制器跟蹤出的最大功率值附近進行輸出。
9.一種太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括， 由相互串聯(lián)的若干個如權(quán)利要求4-8任一所述的太陽能電池板構(gòu)成的太陽能發(fā)電支路； 逆變器，所述逆變器的輸入端與所述太陽能發(fā)電支路的輸出端相連，接收所述太陽能發(fā)電支路輸出的直流電并將其轉(zhuǎn)換成交流電輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器接收每個通信數(shù)據(jù)處理器輸出的電壓或者/和電流信號，并計算相應(yīng)的輸出功率并在所述監(jiān)控服 務(wù)器上顯示。
專利摘要本實用新型涉及一種功率優(yōu)化裝置及太陽能電池板及并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述功率優(yōu)化裝置用于與一個太陽能電池板相連，所述功率優(yōu)化裝置進一步包括若干功率優(yōu)化器，每一個所述功率優(yōu)化器均包括一個輸入端和一個輸出端，每個所述功率優(yōu)化器的所述輸入端用于與一個電池模組相連，所述電池模組包括一個或者相互串聯(lián)的若干個電池單元，不同所述功率優(yōu)化器的所述輸出端之間串聯(lián)連接。一個所述功率優(yōu)化器用于與一個電池模組相連，在太陽能電池板部分遮擋或者部分電池單元損壞時，所述功率優(yōu)化器跟蹤的所述一個電池模組的輸出電壓或者電流曲線相對簡單，峰值為一個后者或者有限的幾個，可實現(xiàn)一個電池模組的輸出功率最大化，進而實現(xiàn)整個太陽能電池板的最大功率輸出。
文檔編號H02J3/38GK203071590SQ20122073937
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者梁志剛 申請人:梁志剛