一种驱动电路及采用该驱动电路的光伏功率优化系统技术方案

本发明专利技术主要涉及一种驱动电路及采用该驱动电路的光伏功率优化系统，采用了在每个光伏组件中都使用了功率优化器的方案，使得每个光伏组件的各个单体电池串都能利用驱动电路独立执行最大功率点追踪演算。该驱动电路用于驱动一个电压转换电路的串联连接在直流电压源和第一参考节点之间的高侧开关和低侧开关，高侧开关和低侧开关间的互连节点与电压转换电路的输出节点之间连接有电感，并且该输出节点和第一参考节点之间连接有输出电容，从而将直流电压源降压转换成输出在输出电容上的直流输出电压。

A drive circuit and a photovoltaic power optimization system using the drive circuit

The invention mainly relates to a driving circuit and the driving circuit of the photovoltaic power system optimization, the use of power optimizer scheme within each PV module, each PV module makes each single battery string can use drive circuit independently perform maximum power point tracking algorithm. The driving circuit is used to drive a series of high side voltage conversion circuit connected between DC voltage source and a first reference node switch and a low side switch is connected between the output node node interconnect inductance and voltage conversion circuit of high side switch and a low side switch between, and between the output node and the first reference node the output capacitor, thus the DC output voltage step-down DC voltage source is converted into output in the output capacitor.

【技术实现步骤摘要】
一种驱动电路及采用该驱动电路的光伏功率优化系统
本专利技术主要涉及光伏组件的系统，确切地说，是采用了在每个光伏组件中都使用了优化器的方案，使得每个光伏组件的各个单体电池串都能利用驱动电路独立执行最大功率点追踪演算，并且还可以实现光伏组件的载波通信功能。
技术介绍
随着传统化工能源的短缺和科学技术的发展，新能源得到了越来越广泛的应用，由于光伏发电安全可靠、运行费用少、维护简单、随处可用等特点，使得光伏发电在世界范围内得到了快速的发展。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，使光伏电池始终能够输出最大的功率以便我们更有效地利用太阳能是光伏发电系统的基本要求。要从太阳能面板输出期望的最大功率，最重要是找到最大功率点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，几乎都是在光伏组件级执行优化，实际上每个光伏组件通常会包括多个由光伏电池串接构成的电池串，在光伏组件级进行优化意味着不会单独对每一个独立的电池串进行优化。当出现同一串电池板因为产品一致性问题不好，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，会导致各个组串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，来为每个光伏电池串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。本申请还会提供具体最大功率点追踪的电路及其驱动电路。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供了一种驱动电路，用于驱动一个电压转换电路的串联连接在直流电压源和第一参考节点之间的高侧开关和低侧开关，高、低侧开关间的互连节点与电压转换电路的输出节点之间连接有电感，该输出节点和第一参考节点之间连接有输出电容，其特征在于，包括：受原始驱动信号驱动的一个推挽功放电路，一个变压器的初级绕组与一个耦合电容串联连接在该推挽功放电路的输出端和一个第二参考节点之间(第二参考节点与第一参考节点可以等电势或具有不同的电势)；该变压器的一个第一次级绕组的第一端通过一个第一补偿电容耦合到所述高侧开关的控制端，第一次级绕组的第二端连接到所述互连节点；该变压器的一个第二次级绕组的第二端通过一个第二补偿电容耦合到所述低侧开关的控制端，第二次级绕组的第一端连接到所述第一参考节点；所述原始驱动信号藉由第一、第二次级绕组分别转换成施加在所述高侧开关、所述低侧开关各自控制端的第一、第二驱动信号，从而将所述直流电压源降压转换成输出在所述输出电容上的直流输出电压，且所述第一、第二次级绕组的绕线互为反向以满足所述高侧开关和所述低侧开关两者在交替接通的阶段它们不会同时接通。上述的一种驱动电路，所述原始驱动信号先通过一个前级放大电路放大后再输入至所述推挽功放电路的输入端；其中所述前级放大电路包括串联在一个电压端和第二参考节点之间的上拉电阻和输入晶体管，上拉电阻连接在电压端与输入晶体管的集电极之间，输入晶体管的发射极连接到第二参考节点而集电极连到推挽功放电路的输入端，所述原始驱动信号耦合到输入晶体管的基极；或所述前级放大电路包括串联在一个电压端和第二参考节点之间的下拉电阻和输入晶体管，下拉电阻连接在第二参考节点与输入晶体管的发射极之间，输入晶体管的集电极连接到电压端而发射极连到推挽功放电路的输入端，所述原始驱动信号耦合到输入晶体管的基极。上述的一种驱动电路，所述原始驱动信号通过一个输入电阻耦合到输入晶体管的基极，并且在输入电阻的两端并联有一个电容。上述的一种驱动电路，所述耦合电容的两端并联有一个钳位二极管，其中钳位二极管的阳极和耦合电容的第二端连到所述初级绕组的一端，钳位二极管的阴极和耦合电容的第一端连到所述推挽功放电路的输出端，所述初级绕组的另一端连到所述第二参考节点。上述的一种驱动电路，所述耦合电容的连到所述推挽功放电路输出端的第一端与所述第二参考节点之间连接有一个电阻，所述耦合电容的第二端连到所述初级绕组的一端，所述初级绕组的另一端连到所述第二参考节点。上述的一种驱动电路，第一补偿电容的两端并联有一个电阻，和/或第二补偿电容的两端并联有一个电阻。上述的一种驱动电路，所述变压器的第一次级绕组的第一端与第一补偿电容的第一端相连，第一补偿电容的第二端和所述高侧开关的控制端之间连接有第一阻尼电阻，以及在所述互连节点和所述高侧开关的控制端之间连接有第一泄放电阻；和/或所述变压器的第二次级绕组的第二端与第二补偿电容的第一端相连，第二补偿电容的第二端和所述低侧开关的控制端之间连接有第二阻尼电阻，以及在所述第一参考节点和所述低侧开关的控制端之间连接有第二泄放电阻。上述的一种驱动电路，一个第一二极管的阴极连接到第一补偿电容的第二端而阳极连到所述互连节点；和/或一个第二二极管的阴极连接到第二补偿电容的第二端而阳极连到所述第一参考节点。上述的一种驱动电路，一个第一三极管的基极通过一个电阻连到第一补偿电容的第二端，其连到第一阻尼电阻一端的发射极和第一补偿电容的第二端之间连接有一个第一电阻，其集电极连到所述互连节点；和/或一个第二三极管的基极通过一个电阻连到第二补偿电容的第二端，其连到第二阻尼电阻一端的发射极和第二补偿电容的第二端之间连接有一个第二电阻，其集电极连到所述第一参考节点。上述的一种驱动电路，一个第三二极管和所述第一电阻串联在第一补偿电容的第二端和所述第一三极管的发射极之间，并且在该第三二极管的阳极和第一补偿电容的第二端之间设置该第一电阻，而该第三二极管的阴极则连到所述第一三极管的发射极；和/或一个第四二极管和所述第二电阻串联在第二补偿电容的第二端和所述第二三极管的发射极之间，并且在该第四二极管的阳极和第二补偿电容的第二端之间设置该第二电阻，而该第四二极管的阴极则连到所述第二三极管的发射极。上述的一种驱动电路，所述第一三极管的集电极和所述互连节点之间连接有一个第一稳压二极管，第一稳压二极管的阳极连到第一三极管的集电极而阴极连到所述互连节点，以及一个电容并联在第一稳压二极管两端；和/或所述第二三极管的集电极和所述第一参考节点之间连接有一个第二稳压二极管，第二稳压二极管的阳极连到第二三极管的集电极而阴极连到所述第一参考节点，以及一个电容并联在第二稳压二极管两端。在一个可选实施例中，一个第一二极管的阴极连接到第一补偿电容的第二端，第一二极管的阳极和所述互连节点之间连接有第一电容，第一电容两端并联有一个电阻；和/或一个第二二极管的阴极连接到第二补偿电容的第二端，第二二极管的阳极和所述第一参考节点之间连接有一个第二电容，第二电容两端并联有一个电阻。在一个可选实施例中，一个第一二极管的阳极连接到第一补偿电容的第二端，第一二极管的阴极和所述互连节点之间连接有第一电容，第一电容两端并联有一个电阻；和/或一个第二二极管的阳极连接到第二补偿电容的第二端，第二二极管的阴极和所述第一参考节点之间连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动电路，用于驱动一个电压转换电路的串联连接在直流电压源和第一参考节点之间的高侧开关和低侧开关，高、低侧开关间的互连节点与电压转换电路的输出节点之间连接有电感，该输出节点和第一参考节点之间设置有输出电容，其特征在于，包括：受原始驱动信号驱动的一个推挽功放电路，一个变压器的初级绕组与一个耦合电容串联连接在该推挽功放电路的输出端和一个第二参考节点之间；该变压器的一个第一次级绕组的第一端通过一个第一补偿电容耦合到所述高侧开关的控制端，第一次级绕组的第二端连接到所述互连节点；该变压器的一个第二次级绕组的第二端通过一个第二补偿电容耦合到所述低侧开关的控制端，第二次级绕组的第一端连接到所述第一参考节点；所述原始驱动信号藉由第一、第二次级绕组分别转换成施加在所述高侧开关、低侧开关各自控制端的第一、第二驱动信号，从而将所述直流电压源降压转换成输出在所述输出电容上的直流输出电压，且所述第一、第二次级绕组的绕线互为反向以满足所述高侧开关和所述低侧开关两者在交替接通的阶段它们不会同时接通。

【技术特征摘要】
1.一种驱动电路，用于驱动一个电压转换电路的串联连接在直流电压源和第一参考节点之间的高侧开关和低侧开关，高、低侧开关间的互连节点与电压转换电路的输出节点之间连接有电感，该输出节点和第一参考节点之间设置有输出电容，其特征在于，包括：受原始驱动信号驱动的一个推挽功放电路，一个变压器的初级绕组与一个耦合电容串联连接在该推挽功放电路的输出端和一个第二参考节点之间；该变压器的一个第一次级绕组的第一端通过一个第一补偿电容耦合到所述高侧开关的控制端，第一次级绕组的第二端连接到所述互连节点；该变压器的一个第二次级绕组的第二端通过一个第二补偿电容耦合到所述低侧开关的控制端，第二次级绕组的第一端连接到所述第一参考节点；所述原始驱动信号藉由第一、第二次级绕组分别转换成施加在所述高侧开关、低侧开关各自控制端的第一、第二驱动信号，从而将所述直流电压源降压转换成输出在所述输出电容上的直流输出电压，且所述第一、第二次级绕组的绕线互为反向以满足所述高侧开关和所述低侧开关两者在交替接通的阶段它们不会同时接通。2.根据权利要求1所述的一种驱动电路，其特征在于，所述原始驱动信号先通过一个前级放大电路放大后再输入至所述推挽功放电路的输入端；其中所述前级放大电路包括串联在一个电压端和第二参考节点之间的上拉电阻和输入晶体管，上拉电阻连接在电压端与输入晶体管的集电极之间，输入晶体管的发射极连接到第二参考节点而集电极连到推挽功放电路的输入端，所述原始驱动信号耦合到输入晶体管的基极；或所述前级放大电路包括串联在一个电压端和第二参考节点间的下拉电阻和输入晶体管，下拉电阻连在第二参考节点与输入晶体管的发射极之间，输入晶体管的集电极连到电压端而发射极连到推挽功放电路的输入端，所述原始驱动信号耦合到输入晶体管的基极。3.根据权利要求2所述的一种驱动电路，其特征在于，所述原始驱动信号通过一个输入电阻耦合到输入晶体管的基极，并且在输入电阻的两端并联有一个电容。4.根据权利要求1所述的一种驱动电路，其特征在于，所述耦合电容的两端并联有一个钳位二极管，其中钳位二极管的阳极和耦合电容的第二端连到所述初级绕组的一端，钳位二极管的阴极和耦合电容的第一端连到所述推挽功放电路的输出端，所述初级绕组的另一端连到所述第二参考节点。5.根据权利要求1所述的一种驱动电路，其特征在于，第一补偿电容的两端并联有一个电阻，和/或第二补偿电容的两端并联有一个电阻。6.根据权利要求1所述的一种驱动电路，其特征在于，所述耦合电容的连到所述推挽功放电路输出端的第一端与所述第二参考节点之间连接有一个电阻，所述耦合电容的第二端连到所述初级绕组的一端，所述初级绕组的另一端连到所述第二参考节点。7.根据权利要求1所述的一种驱动电路，其特征在于：所述变压器的第一次级绕组的第一端与第一补偿电容的第一端相连，第一补偿电容的第二端和所述高侧开关的控制端之间连接有第一阻尼电阻，以及在所述互连节点和所述高侧开关的控制端之间连接有第一泄放电阻；和/或所述变压器的第二次级绕组的第二端与第二补偿电容的第一端相连，第二补偿电容的第二端和所述低侧开关的控制端之间连接有第二阻尼电阻，以及在所述第一参考节点和所述低侧开关的控制端之间连接有第二泄放电阻。8.根据权利要求7所述的一种驱动电路，其特征在于，一个第一二极管的阴极连接到第一补偿电容的第二端而阳极连到所述互连节点；和/或一个第二二极管的阴极连接到第二补偿电容的第二端而阳极连到所述第一参考节点。9.根据权利要求7所述的一种驱动电路，其特征在于，一个第一二极管的阴极连接到第一补偿电容的第二端，第一二极管的阳极和所述互连节点之间连接有一个第一电容，第一电容两端并联有一个电阻；和/或一个第二二极管的阴极连接到第二补偿电容的第二端，第二二极管的阳极和所述第一参考节点之间连接有一个第二电容，第二电容两端并联有一个电阻。10.根据权利要求7所述的一种驱动电路，其特征在于，一个第一二极管的阳极连接到第一补偿电容的第二端，第一二极管的阴极和所述互连节点之间连接有一个第一电容，第一电容两端并联有一个电阻；和/或一个第二二极管的阳极连接到第二补偿电容的第二端，第二二极管的阴极和所述第一参考节点之间连接有一个第二电容，第二电容两端并联有一个电阻。11.根据权利要求7所述的一种驱动电路，其特征在于，一个第一三极管的基极通过一个电阻连到第一补偿电容的第二端，其连到第一阻尼电阻一端的发射极和第一补偿电容的第二端之...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞盼，应剑东，张永，胡晓磊，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31