可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路制造技术

技术编号:20492007 阅读:38 留言:0更新日期:2019-03-02 22:32
本发明专利技术涉及到可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,用作开关模式电源的电压转换电路的电压输出路径上布置的第一电感,相互串联连接在一起的第一开关和第一电容并联在第一电感的两端。在电压转换电路发射载波信号的通信阶段识别载波信号的模式包括:驱动第一开关关断,直流传输线上因为缺乏电位差瞬态加载到直流传输线上而诱发的视为载波信号的脉冲的情况,定义为载波信号具有第一逻辑态;驱动第一开关接通,直流传输线上因混合有该电位差瞬态加载到直流传输线上所诱发的视为载波信号的脉冲的情况,定义为载波信号具有第二逻辑态。载波信号的第一逻辑态和第二逻辑态表征的逻辑状态相反。

A Voltage Conversion Circuit for Optimizing the Power of Photovoltaic Modules by Generating Carrier Signals

The invention relates to a voltage conversion circuit for power optimization of photovoltaic modules, which can generate carrier signals. The first inductor arranged on the voltage output path of the voltage conversion circuit of the switching mode power supply is connected in series with the first switch and the first capacitor in parallel with each other at the two ends of the first inductor. In the communication phase of transmitting carrier signal in voltage conversion circuit, the mode of identifying carrier signal includes: driving the first switch to turn off, the pulse of the carrier signal induced by the lack of potential difference transient loading on the DC transmission line, which is defined as the carrier signal having the first logical state, driving the first switch to turn on, and the DC transmission line being mixed with the current. The pulse induced by the transient loading of the bit difference into the DC transmission line is defined as the carrier signal having the second logical state. The first logical state and the second logical state of the carrier signal represent the opposite logical state.

【技术实现步骤摘要】
可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路
本专利技术主要涉及到光伏发电领域,确切的说,是涉及到在含有光伏电池的应用场合中采用可实现降压及升压或升降压型的电压转换器,能够根据实际情况决定对与电压转换器配对的光伏组件的目标工作数据进行以载波方式的通信予以收发。
技术介绍
随着全球光伏发电产业规模的迅猛发展壮大及互联网的高度渗透,智能化已成为光伏电站的发展趋势,智能发电、高效运维、安全管理已成为行业共识。运用信息和通信领域的专业技术,提出光伏电站智能化解决方案,打造光伏能源产业的物联网,促成光伏发电系统的智能化,提升光伏电站的发电效率,实现智能化运维,并在智能服务平台上对集中式或分布式光伏发电系统的各个核心设备进行远程实时监控和高度智能化管理,核心的问题就是采集光伏组件的目标工作参数。光伏组件的参数数据的作用体现在:根据大数据算法可以及时分析光伏组件的故障、问题和缺陷的实质根源;分析最佳储能并网方式,以利润最大化为目标来实现光伏储能和释放电力到电网的时机,为电站规划实时并网方案而起到电网削峰填谷的作用;实时监控每块光伏组件运行状况和历史运行数据,根据大数据预警某些光伏组件在未来可能存在的各种安全隐患;甄别不同光伏组件供应商提供的组件在发电历史数据中的表现,告知电站不同组件供应商提供的组件的真实性能。光伏发电领域除了逆变器之外最重要的环节就是电压转换,主要目的是将电池的电压从容易波动的原始值转换成稳定的电压值,电压转换器就是起到直流电到直流电的电压转换的核心电路之一。涉及到将电池的电压进行升压或降压等,根据实际的需求来抬升或削减电池的原始的光转换电压,然后再将得到的直流期望电压进行逆变并网。在光伏发电系统中,为了使发电系统安全可靠的运行,需要及时发现各种潜在的威胁:譬如阴影遮挡造成的热斑效应就是一种负面的威胁,它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁,实时精确监控光伏电池的电压、电流、功率及温度和发电量等工作参数是光伏发电系统中很重要的环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波通信作为通讯手段,依靠电力载波很容易将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上,再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数,除了载波之外无线通信也是数据收发的手段。无线通信非常受限于组件的应用场地:集中式的大型电站大部分布局在郊野地带甚至开阔水域面上,分布式的屋顶式的小型电站为了便于接收太阳辐射而布局在建筑顶层,这种非近场的通信规模,都给无线通信的适用范围造成了较大的弊端。考虑到光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合中,更多的是采用电力线载波作为通讯手段,依靠电力载波很容易将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上,再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数。电力线不同于普通的数据通信线路,其初衷是为了进行电能而并非是数据的传输,对于数据通信而言,信道并不理想,是一个非常不稳定的传输信道,这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。为克服不稳定的问题,电力线宽带载波技术采用了扩频、正交频分复用等调制技术,而事实证明,多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的有效方法,电力线宽带通信采用正交频分复用技术能有效的抵抗多径干扰,使受干扰的信号仍能可靠接收。采样类似这样的手段来提高信号的可靠性仅仅是一方面,但在光伏电池和载波同时应用的场合,由于光伏电池自身的电压水准受到周遭环境温度、光辐射强度的影响会发生大幅度的变化,所以在电力线上的载波信号自身传播的畸变再加上电池这种输出特性容易波动的特征混合在一起,导致接收端期望撷取的真实载波信号并不精准、误码率高而且光伏电池串组叠加的电压也受到载波干扰导致整个串组上的实际电压可能并不在预期的范围内。本申请考虑利用载波信号传输光伏电池的电压、电流、功率及温度等目标工作参数,建立合理的通讯机制,通过这种通讯机制从电池板发送参数数据,减轻采集数据的压力和避免数据采集的通信过程对电池板发电造成负面影响。
技术实现思路
在一个可选的非限制性的实施例中,本申请公开了一种集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,用于提供串级电压的每一个电池串组均串联连接有多个光伏组件,所述光伏组件均配置有用于执行最大功率点追踪的所述电压转换电路以及由所述电压转换电路输出与之配对的光伏组件实施直流电压转换后的输出电压,还包括:用作开关模式电源的所述电压转换电路的电压输出路径上布置的第一电感;并联在所述第一电感的两端的相互串联连接在一起的第一开关和第一电容;在所述电压转换电路发射载波信号的通信阶段识别载波信号的模式包括:第一开关处于接通状态,从所述输出电压中滤除开关控制信号在驱动所述电压转换电路过程中混频至所述输出电压中的高频开关纹波,输送所述输出电压的直流传输线上因视为载波信号的高频开关纹波被滤除的情况定义为载波信号的第一逻辑态;第一开关处于关断状态,所述输出电压中叠加有开关控制信号在驱动所述电压转换电路过程中混频至所述输出电压中的高频开关纹波,输送所述输出电压的直流传输线上因混合有视为载波信号的高频开关纹波的情况定义为载波信号的第二逻辑态。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,任意一个所述电压转换电路在开关控制信号的驱动之下将相应的一个所述光伏组件产生的电压源实施升压或降压或升降压的直流电压转换。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,每一个所述电压转换电路包括耦合到一个光伏组件正负极的第一、第二输入端和包括提供输出电压的第一、第二输出端,其输出电容连接在第一、第二输出端之间;以及还具有耦合到第一输出端的第一节点和耦合到第二输出端的第二节点,所述第一电感连接在第一输出端与第一节点之间或连接在第二输出端与第二节点之间。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,由多级所述电压转换电路串联连接,任意前一级电压转换电路的第二节点通过所述直流传输线耦合到相邻后一级电压转换电路的第一节点;从而在多级的所述电压转换电路串联连接时它们各自的输出电容相互串联连接,多级所述电压转换电路提供的总的串级电压等于它们各自的输出电容上的电压的叠加值。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,每一个所述电压转换电路的第一和第二节点间还串联连接有第二开关和第二电容;在载波信号具有第二逻辑态的阶段所述第一和第二开关为互补开关,在所述第一开关处于关断状态时所述第二开关处于接通状态以提高所述高频开关纹波的波动幅度。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,电压转换电路包括:第一、第二功率开关串联在第一和第二输入端之间;第三、第四功率开关串联在第一和第二输出端之间;第一和第二功率开关两者相连的第一互连节点与第三和第四功率开关两者相连的第二互连节点之间设置有主电感元件。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,所述电压转换电路处于未发射载波信号的非通信阶段,第一开关处于持续关断状态。上述的集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路,其中,所述开关控制信号在驱动所述电压转换电路过程中的开关操作频率高于在所述通信阶段所述本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于,用于提供串级电压的每一个电池串组均串联连接有多个光伏组件,所述光伏组件均配置有用于执行最大功率点追踪的所述电压转换电路以及由所述电压转换电路输出与之配对的光伏组件实施直流电压转换后的输出电压,还包括:用作开关模式电源的所述电压转换电路的电压输出路径上布置的第一电感;并联在所述第一电感的两端的相互串联连接在一起的第一开关和第一电容;在所述电压转换电路发射载波信号的通信阶段识别载波信号的模式包括:第一开关处于关断状态,被充电的第一电容两端的电位差没有被叠加到输送所述输出电压的直流传输线上,直流传输线上因为缺乏该电位差瞬态加载到直流传输线上而诱发的视为载波信号的脉冲的情况,定义为载波信号具有第一逻辑态;第一开关处于接通状态,被充电的第一电容两端的电位差直接被叠加到输送所述输出电压的直流传输线上,直流传输线上因混合有该电位差瞬态加载到直流传输线上所诱发的视为载波信号的脉冲的情况,定义为载波信号具有第二逻辑态。

【技术特征摘要】
1.一种可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于,用于提供串级电压的每一个电池串组均串联连接有多个光伏组件,所述光伏组件均配置有用于执行最大功率点追踪的所述电压转换电路以及由所述电压转换电路输出与之配对的光伏组件实施直流电压转换后的输出电压,还包括:用作开关模式电源的所述电压转换电路的电压输出路径上布置的第一电感;并联在所述第一电感的两端的相互串联连接在一起的第一开关和第一电容;在所述电压转换电路发射载波信号的通信阶段识别载波信号的模式包括:第一开关处于关断状态,被充电的第一电容两端的电位差没有被叠加到输送所述输出电压的直流传输线上,直流传输线上因为缺乏该电位差瞬态加载到直流传输线上而诱发的视为载波信号的脉冲的情况,定义为载波信号具有第一逻辑态;第一开关处于接通状态,被充电的第一电容两端的电位差直接被叠加到输送所述输出电压的直流传输线上,直流传输线上因混合有该电位差瞬态加载到直流传输线上所诱发的视为载波信号的脉冲的情况,定义为载波信号具有第二逻辑态。2.根据权利要求1所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于:每一个所述电压转换电路包括耦合到一个光伏组件正负极的第一、第二输入端和包括提供输出电压的第一、第二输出端,其输出电容连接在第一、第二输出端之间;以及还具有耦合到第一输出端的第一节点和耦合到第二输出端的第二节点,所述第一电感连接在第一输出端与第一节点之间或连接在第二输出端与第二节点之间。3.根据权利要求2所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于:由多级所述电压转换电路串联连接,任意前一级电压转换电路的第二节点通过所述直流传输线耦合到相邻后一级电压转换电路的第一节点;从而在多级的所述电压转换电路串联连接时它们各自的输出电容相互串联连接,多级所述电压转换电路提供的总的串级电压等于它们各自的输出电容上的电压的叠加值。4.根据权利要求2所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于:所述第一电感连在第一输出端与第一节点之间;所述第一电容的第一端耦合到一个参考电压源;所述第一电容的第二端耦合到所述第一输出端;所述第一开关连接在所述第一电容的第一端和所述第一节点之间。5.根据权利要求2所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于:所述第一电感连在第二输出端与第二节点之间;所述第一电容的第一端耦合到一个参考电压源;所述第一电容的第二端耦合到所述的第二节点;所述第一开关连接在所述第一电容的第一端和所述第二输出端之间。6.根据权利要求4或5所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于:所述第一电容的第一端通过一个第二开关耦合到所述参考电压源;所述第一电容在第一开关处于接通状态下放电后,由第二开关切换到接通状态而给所述第一电容充电并在充电结束后所述第二开关切换到关断状态。7.根据权利要求2所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路,其特征在于:电压转换电路包括:第一、第二功率开关串联在第一和第二输入端之间;第三、第四功率开关串联在第一和第二输出端之间;第一和第二功率开关两者相连的第一互连节点与第三和第四功率开关两者相连的第二互连节点之间设置有主电感元件。8.根据权利要求1所述的可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压...

【专利技术属性】
技术研发人员:张永
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

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