基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法，包括：组串及逆变器，组串包括多个依次串联的光伏组件、与各光伏组件一一对应的功率优化器以及与各串光伏组件串联的组串补偿器。根据最大功率点跟踪控制原则调整同一组串中各光伏组件的功率，弥补各光伏组件间的最大功率点处的电流差，解决串联耦合问题；并基于各组串补偿器的输出电压弥补各组串间的电压差，解决并联耦合问题；使各光伏组件均工作在最大功率点。本发明专利技术具有效率高、损耗小、成本低等优点，功率优化器之间通过补偿总线解决组件串联耦合问题，功率优化器与组串补偿器间通过补偿总线解决组串并联耦合问题，可用于单组串或多组串并联系统，系统搭配灵活方便。

Photovoltaic optimization system based on bus compensation and its control method

The present invention provides a photovoltaic optimization system based on bus compensation and its control method, including: Group string and inverter, which include a plurality of photovoltaic modules in series in series, a power optimizer corresponding to each photovoltaic module and a series compensator in series with the series of photovoltaic components. According to the maximum power point tracking control principle, the power of each photovoltaic module in the same group is adjusted to make up the current difference at the maximum power point between the various photovoltaic components and solve the series coupling problem, and the voltage difference between each group of series of series compensators is compensated based on the output voltage of each series compensator, and the parallel coupling problem is solved. Work at the maximum power point. The invention has the advantages of high efficiency, low loss and low cost. The power optimizer solves the series coupling problem of components through compensation bus. The power optimizer and the series compensator can solve the series parallel coupling problem through compensation bus, which can be used in single set of series or series of series parallel systems, and the system is flexible and convenient.

【技术实现步骤摘要】
基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法
本专利技术涉及新能源
，特别是涉及一种基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法。
技术介绍
随着石化能源的日益消耗及环境问题的逐渐凸显，清洁能源的利用已越来越普遍，特别是光伏发电，已成为电力供应不可或缺的一部分。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子；硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体；当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差；当太阳光照射到P-N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流，成为太阳能电池。光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统；它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器，其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，具有广阔的发展前景。光伏发电系统首先将光伏组件串联形成组串，组串再并联形成阵列，然后接入后级逆变器并网发电。但是，由于实际系统中存在遮挡、老化不一致、损坏、朝向不一致等各种失配因素，这些失配因素通过系统中的串联耦合、并联耦合互相影响，使得系统发电量大幅降低，即各种失配因素通过串并联耦合使得阵列的最大功率点功率远低于每个组件各自最大功率点功率之和。现有技术中采用光伏优化器解决失配，但传统的光伏优化器需要转换组件的全部功率，光伏优化器功率较大，损耗较大，发热比较严重。因此，如何只利用失配部分的功率来解决失配通过串并联耦合造成发电量的损失已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法，用于解决现有技术中光伏优化器克服失配问题时引起的功率大、损耗大，发热严重等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于总线式补偿的光伏优化系统，所述基于总线式补偿的光伏优化系统至少包括：组串及逆变器，所述组串包括多个光伏组件及与所述多个光伏组件一一对应的多个功率优化器；各光伏组件依次串联，用于将光能转化为电能；各功率优化器的一端分别连接一光伏组件、另一端连接补偿总线，用于通过所述补偿总线对各光伏组件之间的功率进行调整，使各光伏组件均工作在最大功率点；所述逆变器与所述组串并联后接入电网，用于将直流电转换为交流电。优选地，所述功率优化器为隔离型DC-DC双向变换器。优选地，所述基于总线式补偿的光伏优化系统包括多个所述组串，各组串分别与所述逆变器并联；所述组串还包括一组串补偿器，所述组串补偿器的一端与串联后的各光伏组件串联、另一端连接补偿总线，所述组串补偿器用于补偿各组串之间的电压差。优选地，所述组串补偿器为隔离型或者非隔离型升降压DC-DC变换器。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种上述基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法，所述基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法至少包括：基于各功率优化器根据最大功率点跟踪控制原则通过补偿总线调整同一组串中各光伏组件的功率，将功率大的光伏组件的部分功率补偿给功率较小的光伏组件，弥补各光伏组件间的最大功率点处的电流差，解决串联耦合问题，使各光伏组件均工作在最大功率点。优选地，各补偿总线的传输功率之和为零，各功率优化器的输出电流之和为零。优选地，基于最大功率点跟踪控制原则不断调整各功率优化器的输入电压，使对应光伏组件的输出功率在最大功率点处循环往复。优选地，基于各组串补偿器控制各补偿总线的电压为恒定值，利用各组串补偿器的输出电压弥补各组串之间的电压差，解决并联耦合问题。优选地，当所述补偿总线的电压大于目标参考值时，增大对应组串补偿器的功率转换输出；当所述补偿总线的电压小于所述目标参考值时，减小对应组串补偿器的功率转换输出。优选地，当所述光伏组件的最大功率点对应的电流大于所述光伏组件所在组串的组串电流，则所述光伏组件释放功率；所述光伏组件的最大功率点对应的电流小于所述光伏组件所在组串的组串电流，则所述光伏组件吸收功率；其中，转换的功率值满足如下关系：(Ipvij-Istrj)*Vpvij＝Ioutij*Vbusj，1≤i≤n，1≤j≤m，Ipvij为第i行第j列光伏组件的最大功率点对应的电流，Istrj为流过第j列组串的电流，Vpvij为第i行第j列光伏组件的最大功率点的电压，Ioutij为第i行第j列功率优化器的输出电流，Vbusj为第j列补偿总线的电压。优选地，各列补偿总线的电压满足如下关系式：Vbusj＝(Vpv1j+Vpv2j+…+Vpvij+…+Vpvnj)/n，1≤i≤n，1≤j≤m，其中，Vbusj为第j列补偿总线的电压，Vpv1j～Vpvnj为第j列各光伏组件的输出电压。优选地，各列补偿总线的电压满足如下关系式：Vbusj＝Vpvmp，1≤j≤m，其中，Vbusj为第j列补偿总线的电压，Vpvmp为组件的额定最大功率点电压。优选地，各列的光伏组件的输出电压与组串补偿器输出电压之和相等，且等于逆变器的输入电压；各列的功率优化器的输出电流与所述组串补偿器的输入电流之和相等，且为零。如上所述，本专利技术的基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法，具有以下有益效果：1、本专利技术的基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法具有效率高、损耗小、成本低等优点，只需转换组件的失配部分功率，功率优化器功率较小、损耗小、发热量小、整体效率高；同样因为功率较小，所需器件定额较小，对散热要求低，成本也低。2、本专利技术的基于总线式补偿的光伏优化系统及其控制方法中功率优化器之间通过补偿总线互相传递能量解决了组件串联耦合问题，功率优化器与组串补偿器间通过补偿总线传递能量解决了组串并联耦合问题，既可用于单个组串的系统，也可用于多个组串并联的系统，组串补偿器转换功率越大，其可补偿的电压差就越大，系统搭配灵活方便。附图说明图1显示为本专利技术的基于总线式补偿的光伏优化系统的一种实现方式。图2显示为本专利技术的基于总线式补偿的光伏优化系统的另一种实现方式。元件标号说明10组串101光伏组件102功率优化器103补偿总线11第一组串111光伏组件112功率优化器113补偿总线114组串补偿器12第m组串2逆变器3电网具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图1所示，本实施例提供一种基于总线式补偿的光伏优化系统，所述基于总线式补偿的光伏优化系统包括：组串10及逆变器2。如图1所示，所述组串10包括多个光伏组件101及与所述多个光伏组件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于总线式补偿的光伏优化系统，其特征在于，所述基于总线式补偿的光伏优化系统至少包括：组串及逆变器，所述组串包括多个光伏组件及与所述多个光伏组件一一对应的多个功率优化器；各光伏组件依次串联，用于将光能转化为电能；各功率优化器的一端分别连接一光伏组件、另一端连接补偿总线，用于通过所述补偿总线对各光伏组件之间的功率进行调整，使各光伏组件均工作在最大功率点；所述逆变器与所述组串并联后接入电网，用于将直流电转换为交流电。

【技术特征摘要】
1.一种基于总线式补偿的光伏优化系统，其特征在于，所述基于总线式补偿的光伏优化系统至少包括：组串及逆变器，所述组串包括多个光伏组件及与所述多个光伏组件一一对应的多个功率优化器；各光伏组件依次串联，用于将光能转化为电能；各功率优化器的一端分别连接一光伏组件、另一端连接补偿总线，用于通过所述补偿总线对各光伏组件之间的功率进行调整，使各光伏组件均工作在最大功率点；所述逆变器与所述组串并联后接入电网，用于将直流电转换为交流电。2.根据权利要求1所述的基于总线式补偿的光伏优化系统，其特征在于：所述功率优化器为隔离型DC-DC双向变换器。3.根据权利要求1或2所述的基于总线式补偿的光伏优化系统，其特征在于：所述基于总线式补偿的光伏优化系统包括多个所述组串，各组串分别与所述逆变器并联；所述组串还包括一组串补偿器，所述组串补偿器的一端与串联后的各光伏组件串联、另一端连接补偿总线，所述组串补偿器用于补偿各组串之间的电压差。4.根据权利要求3所述的基于总线式补偿的光伏优化系统，其特征在于：所述组串补偿器为隔离型或者非隔离型升降压DC-DC变换器。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法，其特征在于，所述基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法至少包括：基于各功率优化器根据最大功率点跟踪控制原则通过补偿总线调整同一组串中各光伏组件的功率，将功率大的光伏组件的部分功率补偿给功率较小的光伏组件，弥补各光伏组件间的最大功率点处的电流差，解决串联耦合问题，使各光伏组件均工作在最大功率点。6.根据权利要求5所述的基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法，其特征在于：各补偿总线的传输功率之和为零，各功率优化器的电流之和为零。7.根据权利要求5所述的基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法，其特征在于：基于最大功率点跟踪控制原则不断调整各功率优化器的输入电压，使对应光伏组件的输出功率在最大功率点处循环往复。8.根据权利要求5所述的基于总线式补偿的光伏优化系统的控制方法，其特征在于：基于各组串补...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟令孔，揭东华，宋朝盛，
申请(专利权)人：上海盐巴信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31