一種智能太陽能光伏組件電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種智能太陽能光伏組件電路。
【背景技術(shù)】
[0002]一般，在光伏電站中，為解決失配問題，在并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)都帶有MPPT變換電路，包括傳統(tǒng)的集中式并網(wǎng)光伏逆變器和組串式并網(wǎng)光伏逆變器。
[0003]近年來，為解決單個太陽能光伏組件間不匹配的問題，新出現(xiàn)了交流組件和智能組件，他們以及傳統(tǒng)太陽能光伏組件比較，主要結(jié)構(gòu)如圖1。
[0004]其中，交流組件由于其電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用的電子元器件較多，成本較高。一般使用智能組件即可達到失配優(yōu)化、通信等目的。
[0005]一般智能組件結(jié)構(gòu)如圖2:其中，調(diào)節(jié)開關(guān)S的占空比，即可達到調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達到最大功率點跟蹤目的；CPU&內(nèi)存通過RF方式與外界通信，當(dāng)智能組件出現(xiàn)故障，需要從整個組串中斷開的時候，通過遠程控制，使Tl、T2處于斷開狀態(tài)，從而將智能組件隔離。在此方案中，當(dāng)單個太陽能光伏組件斷開的時候，會使整個組串?dāng)嗟?，影響到整個組串的輸出，如圖3:假設(shè)由于故障原因，需要將圖3中間太陽能光伏組件隔離出組串，通過控制T3、T4開關(guān)的動作，使中間太陽能光伏組件輸出處于斷開狀態(tài)，通過此方法將中間太陽能光伏組件隔離出組串，如圖紅圈內(nèi)開關(guān)斷開，則整個回路中無電流，造成整串太陽能光伏組件中無功率輸出。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種在智能組件的光伏電站中，在對單塊太陽能光伏組件進行輸出關(guān)斷的時候，不影響組串中其他太陽能光伏組件，同時具有原有的功率優(yōu)化及通信功能的智能太陽能光伏組件電路。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種智能太陽能光伏組件電路，其包括多組串聯(lián)的光伏組串，每組所述光伏組串包括智能光伏組件單元、與智能光伏組件單元的串聯(lián)的MPPT功能模塊，它還包括用于接收分析所述智能光伏組件單元狀態(tài)的CPU內(nèi)存模塊，與所述CPU內(nèi)存模塊相電連接且用于控制所述MPPT功能的控制模塊，每個所述光伏組串上還連接有能使智能光伏組件單元處于短路或使該光伏組串與其他光伏組串?dāng)嚅_的開關(guān)管，所述開關(guān)管由所述控制模塊控制。
[0008]優(yōu)化的，每個所述光伏組串具有一個所述開關(guān)管，所述開關(guān)管陽極連接于所述智能光伏組件單元的陽極，其陰極連接于所述光伏組件的陰極，其控制極與所述控制模塊的輸出端相連接，任一光伏組串中所述開關(guān)管接通，該光伏組串中的光伏組件單元處于短路狀態(tài)。
[0009]優(yōu)化的，每個所述MPPT功能模塊包括負(fù)極與所述光伏組件單元的正極相連接的用于調(diào)節(jié)占空比的調(diào)節(jié)開關(guān)、正極與所述光伏組件單元的負(fù)極相連接的第一二極管和第二二極管、連接于第一二極管和第二二極管的負(fù)極之間的感應(yīng)線圈、一端連接在感應(yīng)線圈與第二二極管的負(fù)極之間另一端連接在所述光伏組件單元負(fù)極的電容，所述第一二極管的負(fù)極連接于調(diào)節(jié)開關(guān)的正極，所述開關(guān)管包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的正極連接在所述感應(yīng)線圈與所述電容的連接端上，其負(fù)極連接在所述第二二極管的負(fù)極上，所述第二開關(guān)管的負(fù)極連接在所述光伏組件單元的負(fù)極，其正極連接在所述第二二極管的正極上，仍一光伏組串中所述第一開關(guān)管和第二二極管斷開，該光伏組串中的光伏組件單元處于斷開狀態(tài)。
[0010]本實用新型的有益效果在于:1、可簡化MPPT結(jié)構(gòu)，減少電力電子元器件的應(yīng)用，提高效率，降低成本；2、即使由于單塊太陽能光伏組件故障原因而處于斷開狀態(tài)，也不會影響到整個組串的輸出，大幅度提高了光電的利用率。
【附圖說明】
[0011]附圖1為現(xiàn)有的傳統(tǒng)、交流、智能光伏組件的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0012]附圖2為現(xiàn)有的光伏組件單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]附圖3為現(xiàn)有的光伏組串的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]附圖4為非線性及線性電氣元件的IV特性圖；
[0015]附圖5為本實用新型實施例1中光伏組件單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖6為本實用新型實施例1中光伏組串的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖7為本實用新型實施例2中光伏組件單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]附圖8為本實用新型實施例2中光伏組串的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖所示的實施例對本實用新型作以下詳細描述:
[0020]實施例一
[0021]如圖4所示，由于太陽能光伏組件為非線性元器件，其IV特性不像一般電源的IV特性。太陽能光伏組件的IV曲線可以近似看成由垂直于縱軸(電流軸)部分與垂直于橫軸(電壓軸)部分組成，當(dāng)負(fù)載的工作點在前者上的時候，可以將太陽能光伏組件近似看作電流源；當(dāng)負(fù)載的工作點在后者上的時候，可以將太陽能光伏組件近似看作電壓源，所以，可以說太陽能光伏組件既有電流源的特性又有電壓源的特性。即太陽能光伏組件可以像電流源那樣短路工作。利用此特性，設(shè)計智能太陽能光伏組件電路，將圖2中原T1、T2兩個開關(guān)取消，在光伏組件單元輸出正負(fù)極間加入開關(guān)管Τ，如圖5所示，形成的智能太陽能光伏組件電路包括多組串聯(lián)的光伏組串，每組所述光伏組串包括智能光伏組件單元、與智能光伏組件單元的串聯(lián)的MPPT (最大功率點跟蹤)功能模塊，智能太陽能光伏組件電路還包括用于接收分析所述智能光伏組件單元狀態(tài)的CPU內(nèi)存模塊、與所述CPU內(nèi)存模塊相電連接且用于控制所述MPPT功能的控制模塊，每個所述光伏組串上還連接有能使光伏組件單元處于短路或使該光伏組串與其他光伏組串?dāng)嚅_的開關(guān)管，所述開關(guān)管由所述控制模塊控制。每個所述光伏組串具有一個所述開關(guān)管，所述開關(guān)管陽極連接于所述光伏組件單元的陽極，其陰極連接于所述光伏組件單元的陰極，其控制極與所述控制模塊的輸出端相連接。
[0022]當(dāng)某個光伏組件單元出故障或需要維護時，通過控制開關(guān)管Τ，來控制該光伏組件單元正負(fù)極間是否處于短路狀態(tài)，只需接通開關(guān)管Τ，光伏組件單元正負(fù)極間處于短路狀態(tài)，則該光伏組件單元對外界無輸出。如圖6:假設(shè)由于故障原因，需要將中間光伏組件單元隔離出光伏組串，只需通過控制開關(guān)T2，使其光伏組件單元處于短路狀態(tài)，則可以將中間的光伏組件單元從整串中隔離，同時又不影響整個組串的工作狀態(tài)，從而提高了能源利用率。
[0023]實施例二
[0024]如圖7所示，在本實施例中智能太陽能光伏組件電路包括多組串聯(lián)的光伏組串，每組所述光伏組串包括智能光伏組件單元、與智能光伏組件單元的串聯(lián)的MPPT功能模塊，智能太陽能光伏組件電路還包括用于接收分析所述智能光伏組件單元狀態(tài)的CPU內(nèi)存模塊，與所述CPU內(nèi)存模塊相電連接且用于控制所述MPPT功能的控制模塊，每個所述光伏組串上還連接有能使智能光伏組件單元處于短路或使該光伏組串與其他光伏組串?dāng)嚅_的開關(guān)管，所述開關(guān)管由所述控制模塊控制。每個所述MPPT功能模塊包括負(fù)極與所述光伏組件單元的正極相連接的用于調(diào)節(jié)占空比的調(diào)節(jié)開關(guān)、正極與所述光伏組件單元的負(fù)極相連接的第一二極管和第二二極管、連接于第一二極管和第二二極管的負(fù)極之間的感應(yīng)線圈、一端連接在感應(yīng)線圈與第二二極管的負(fù)極之間另一端連接在所述光伏組件單元負(fù)極的電容，所述第一二極管的負(fù)極連接于調(diào)節(jié)開關(guān)的正極，所述開關(guān)管包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的正極連接在所述感應(yīng)線圈與所述電容的連接端上，其負(fù)極連接在所述第二二極管的負(fù)極上，所述第二開關(guān)管的負(fù)極連接在所述光伏組件單元的負(fù)極，其正極連接在所述第二二極管的正極上。
[0025]可以通過控第一、第二開關(guān)管斷開，使單個光伏組件單元隔離出整個組串，同時又不影響整個組串的工作狀態(tài)。如下圖8:假如需要將中間的光伏組件單元隔離，只需將T3、T4斷開即可將中間太陽能光伏組件剔除出整個組串，同時不影響該組串的輸出。
[0026]基于上述兩個實施例中的智能太陽能光伏組件電路的控制/保護方法，它包括以下步驟:首先由所述CPU內(nèi)存模塊檢測所述智能光伏組件單元是否出現(xiàn)故障或是否需要維護，當(dāng)出現(xiàn)故障或需要維護時，由所述CPU內(nèi)存模塊輸出信號至所述控制模塊；再由所述控制模塊輸出信號至所述開關(guān)管從而使智能光伏組件單元處于短路或使該光伏組串與其他光伏組串?dāng)嚅_。
[0027]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種智能太陽能光伏組件電路，其包括多組串聯(lián)的光伏組串，每組所述光伏組串包括智能光伏組件單元、與智能光伏組件單元的串聯(lián)的MPPT功能模塊，它還包括用于接收分析所述智能光伏組件單元狀態(tài)的CPU內(nèi)存模塊，與所述CPU內(nèi)存模塊相電連接且用于控制所述MPPT功能的控制模塊，其特征在于:每個所述光伏組串上還連接有能使智能光伏組件單元處于短路或使該光伏組串與其他光伏組串?dāng)嚅_的開關(guān)管，所述開關(guān)管由所述控制模塊控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能太陽能光伏組件電路，其特征在于:每個所述光伏組串具有一個所述開關(guān)管，所述開關(guān)管陽極連接于所述智能光伏組件單元的陽極，其陰極連接于所述光伏組件的陰極，其控制極與所述控制模塊的輸出端相連接，任一光伏組串中所述開關(guān)管接通，該光伏組串中的光伏組件單元處于短路狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能太陽能光伏組件電路，其特征在于:每個所述MPPT功能模塊包括負(fù)極與所述光伏組件單元的正極相連接的用于調(diào)節(jié)占空比的調(diào)節(jié)開關(guān)、正極與所述光伏組件單元的負(fù)極相連接的第一二極管和第二二極管、連接于第一二極管和第二二極管的負(fù)極之間的感應(yīng)線圈、一端連接在感應(yīng)線圈與第二二極管的負(fù)極之間另一端連接在所述光伏組件單元負(fù)極的電容，所述第一二極管的負(fù)極連接于調(diào)節(jié)開關(guān)的正極，所述開關(guān)管包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的正極連接在所述感應(yīng)線圈與所述電容的連接端上，其負(fù)極連接在所述第二二極管的負(fù)極上，所述第二開關(guān)管的負(fù)極連接在所述光伏組件單元的負(fù)極，其正極連接在所述第二二極管的正極上，仍一光伏組串中所述第一開關(guān)管和第二二極管斷開，該光伏組串中的光伏組件單元處于斷開狀態(tài)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能太陽能光伏組件電路，電路包括多組串聯(lián)的光伏組串，每組所述光伏組串包括智能光伏組件單元、MPPT功能模塊、能使智能光伏組件單元處于短路或使該光伏組串與其他光伏組串?dāng)嚅_的開關(guān)管、CPU內(nèi)存模塊、控制模塊，所述開關(guān)管由所述控制模塊控制。本實用新型的優(yōu)點是：1、可簡化MPPT結(jié)構(gòu)，減少電力電子元器件的應(yīng)用，提高效率，降低成本；2、即使由于單塊太陽能光伏組件故障原因而處于斷開狀態(tài)，也不會影響到整個組串的輸出，大幅度提高了光電的利用率。
【IPC分類】H02M3-10
【公開號】CN204392083
【申請?zhí)枴緾N201520131591
【發(fā)明人】倪志春, 胡雷振, 許明江, 許志祥
【申請人】中利騰暉光伏科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月9日