用于多模块太阳能串列发电系统的匹配器及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于使多模块太阳能串列发电系统的功率最大化的装置，包括注入电路(IC)，该IC被连接到DC总线并且连接到太阳能面板的串列，其中，该IC还连接到串列的至少一个分离的太阳能面板。该IC调节已连接的串列的发电量并且将过量功率利用到太阳能逆变器。该IC包括：(i)第一MPPT机制，用于找到串列的MPP；(ii)第二MPPT机制，用于找到已分离的面板的MPP；(iii)第一DC/DC转换器，用于转换来自已分离的面板的功率中的一些，以调节已连接的串列的功率；以及(iv)第二DC/DC转换器，用于转换来自已分离的面板的过量功率并且使用DC总线来将所述过量功率利用到太阳能逆变器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多模块太阳能串列发电系统的匹配器及其方法
本专利技术涉及太阳能发电系统。更具体地，本专利技术涉及一种用于使从多模块太阳能串列发电系统产生的功率最大化的方法和装置。
技术介绍
迄今为止，光伏太阳能发电系统即太阳能发电场通常由包括光伏“电池”的太阳能面板组成。光伏电池是将光转换成能量的半导体器件。当光照在面板上时，电压跨面板发生，并且当被连接到负载时，电流流动。电压和电流因若干因素而变化，这些因素包括面板的物理尺寸、面板效率、照在面板上的光量、面板的温度和其他因素。通常，许多太阳能面板串联连接，被称为“串列”，以创建增加的输出电压。一般地，电压越高—能量损失越少，因此系统的效率越高。因此，期望在串列中串联连接尽可能多的面板。然而，由于非常高的电压的危险性质，单个串列的允许最大输出电压通常受到标准和国家规则限制。因此，为了以最小损失生成巨大功率，光伏发电系统通常包括并联连接的许多“高电压”串列。这些并联连接的串列被称为“阵列”。由于太阳能电池生成DC电力，然而电网通常是AC电力，所以必须连接“逆变器”。逆变器可以被连接到许多并联连接的串列的阵列，以便将其DC电力转换为AC电力，以用于为电网或当地消费者馈电。许多太阳能逆变器包含用于使来自串列的功率最大化的最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)电路。这些本领域已知的MPPT电路调整阵列操作的电压(和电流)，测量其输出功率，并且寻找使功率输出最大化的那些电压和电流值。因此，阵列的MPPT通常由逆变器完成。>当包括阵列的所有串列在相同的最大功率点处操作时，阵列生成其最大功率。然而，老化或其他缺陷可以使串列中的一些电池发生故障。由于受损面板可以对整个阵列的效率具有严峻的影响，所以需要更换受损面板。然而，找到具有受损面板的相同初始性能的太阳能面板是困难的并且有时是不可能的，这是尤其由于较新面板更高效的事实而导致的。近年来，太阳能面板的效率每年平均提高了3％。当串联串列中的面板的一小部分被更换时，较新面板通常生成比其他较旧面板更多的功率。然而，每个串列的电流由串列中的最弱面板决定，并且因此新面板的强健电压可能干扰串列中的其他面板的平衡。此外，来自较新面板的溢出功率可以引起面板的其余部分的加热，这可以反映在发电量的下降中并且还可以加速这些太阳能面板的劣化。在这种情形下，阵列的性能以三种方式损失，第一方式简单地是不利用来自新面板的过量功率，第二方式是过量功率通常被转变成可能随时间推移而破坏附接面板的热量，而第三方式是过量功率可以干扰阵列的平衡。因此期望引入成本效益的手段以通过确保过量功率被绕过较弱面板并且直接馈送到逆变器中来利用来自阵列的较新面板的全发电。用于解决此问题的一种方法是为串列中的每个面板配备按需调节面板电压的优化器。此方法是昂贵的，因为阵列中的每个面板需要优化器。US7,605,498公开了一种从高电压高度变化的光伏电源实现太阳能电力转换的高效率光伏DC-DC转换器。描述了电压转换电路，该电压转换电路具有光伏电力中断开关元件对和光伏电力分路开关元件对以首先提高电压然后降低电压作为所期望的光伏DC-DC电力转换的一部分。因此，光伏DC-DC转换器能够通过基本上功率同构的光伏DC-DC电力转换能力来实现与传统比较高的转换效率。然而，此方法具有缺点，因为它对于每个面板需要一个实现方式。因此将期望提出一种没有这些缺陷的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于使来自包括具有不同发电量的面板的多模块太阳能串列发电系统的功率最大化的方法。本专利技术的另一目的是提供一种装置，该装置用于利用来自连接在具有较旧面板的串列中的较新太阳能面板的过量电压和电流，同时使来自整个串列的功率最大化，而不减少较弱面板的发电量并且而不减少其使用寿命。本专利技术的又一目的是提供一种用于使来自包括具有不同产能量的太阳能面板的串列的功率最大化、同时适应诸如下列的不灵活逆变器的方法：中央逆变器、单个MPPT逆变器或多串列多MPPT逆变器。本专利技术的又一目的是提供一种用于在相同串列中一起使用利用诸如下列的不同技术的不同太阳能面板的方法：能量高效且成本效益合算的单膜、多膜或薄膜。随着描述继续进行，本专利技术的其他目的和优点将变得显而易见。本专利技术涉及一种用于使多模块太阳能串列发电系统的功率最大化的装置，包括：(a)太阳能面板的至少一个串列，其中，串列的至少一个太阳能面板与串列中的其他面板分离；(b)DC总线，DC总线被连接到串列；(c)太阳能逆变器，太阳能逆变器在其输入处被连接到DC总线，以用于将来自至少一个串列的太阳能DC电力转换为AC电力；以及(d)注入电路(IC)，IC被连接到DC总线并且连接到串列，其中，IC还被连接到至少一个分离的太阳能面板，并且其中，IC调节连接的串列的发电量并且使用DC总线来将来自至少一个分离的面板的过量功率利用到太阳能逆变器，包括：(i)第一MPPT机制，用于找到串列的至少一部分的MPP；(ii)第二MPPT机制，用于找到连接到IC的至少一个分离的面板的MPP；(iii)第一DC/DC转换器，用于通过转换来自至少一个分离的面板的功率中的一些来调节连接的串列的功率，以调节连接的串列的功率；以及(iv)第二DC/DC转换器，用于转换来自至少一个分离的面板的过量功率并且使用DC总线来将过量功率利用到太阳能逆变器。在一个实施例中，串列包括具有不同功率能力的面板，其中，面板的一部分与串列的其他面板比具有更高的功率能力。优选地，IC包括第三MPPT机制，用于找到串列的更高功率面板的MPP。优选地，IC包括第三DC/DC转换器，用于将来自具有更高功率能力的面板的过量功率利用到DC总线。本专利技术还涉及一种用于使多模块太阳能串列发电系统的功率最大化的方法，包括：(a)提供太阳能面板的至少一个串列；(b)使串列的至少一个太阳能面板与串列中的其他面板分离；(c)提供DC总线，DC总线被连接到串列；(d)提供太阳能逆变器，太阳能逆变器在其输入处被连接到DC总线，以用于将来自至少一个串列的太阳能DC电力转换为AC电力；以及(e)提供IC，IC被连接到DC总线并且连接到串列，其中，IC还被连接到至少一个分离的太阳能面板；(f)通过转换来自至少一个分离的面板的功率中的一些来调节串列的功率；以及(g)使用DC总线来将来自至少一个分离的面板的过量功率利用到太阳能逆变器。附图说明附图以及对其细节的具体引用仅作为示例在本文中用于说明性地描述本专利技术的实施例中的一些。在附图中：-图1是根据实施例的基于太阳能面板串列的I-V曲线显示出其电气发电量性能的曲线图的图。-图2是描绘根据示例的具有注入电路(IC)的按阵列连接的太阳能面板的串列的示意图。-图3是描绘根据实施例的IC的内部零件中的一些的示意图。-图4是描绘根据示例的具有注入电路的按阵列连接的太阳能面板的串列的示意图。-图5是根据实施例的例示IC的内部零件中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使多模块太阳能串列发电系统的功率最大化的装置，包括：/n太阳能面板的至少一个串列，其中，所述串列的至少一个太阳能面板与所述串列中的其他面板分离；/nDC总线，所述DC总线被连接到所述串列；/n太阳能逆变器，所述太阳能逆变器在其输入处被连接到所述DC总线，以用于将来自所述至少一个串列的太阳能DC电力转换为AC电力；以及/n注入电路(IC)，所述IC被连接到所述DC总线并且连接到所述串列，其中，所述IC还被连接到所述至少一个分离的太阳能面板，并且其中，所述IC调节所述连接的串列的发电量并且使用所述DC总线来将来自所述至少一个分离的面板的过量功率利用到所述太阳能逆变器，包括：/n第一MPPT机制，所述第一MPPT机制用于找到所述串列的至少一部分的MPP；/n第二MPPT机制，所述第二MPPT机制用于找到连接到所述IC的所述至少一个分离的面板的MPP；/n第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换器用于通过转换来自所述至少一个分离的面板的功率中的一些来调节所述连接的串列的功率，以调节所述连接的串列的功率；以及/n第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器用于转换来自所述至少一个分离的面板的所述过量功率并且使用所述DC总线来将所述过量功率利用到所述太阳能逆变器。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181125 IL 2632771.一种用于使多模块太阳能串列发电系统的功率最大化的装置，包括：
太阳能面板的至少一个串列，其中，所述串列的至少一个太阳能面板与所述串列中的其他面板分离；
DC总线，所述DC总线被连接到所述串列；
太阳能逆变器，所述太阳能逆变器在其输入处被连接到所述DC总线，以用于将来自所述至少一个串列的太阳能DC电力转换为AC电力；以及
注入电路(IC)，所述IC被连接到所述DC总线并且连接到所述串列，其中，所述IC还被连接到所述至少一个分离的太阳能面板，并且其中，所述IC调节所述连接的串列的发电量并且使用所述DC总线来将来自所述至少一个分离的面板的过量功率利用到所述太阳能逆变器，包括：
第一MPPT机制，所述第一MPPT机制用于找到所述串列的至少一部分的MPP；
第二MPPT机制，所述第二MPPT机制用于找到连接到所述IC的所述至少一个分离的面板的MPP；
第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换器用于通过转换来自所述至少一个分离的面板的功率中的一些来调节所述连接的串列的功率，以调节所述连接的串列的功率；以及
第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器用于转换来自所述至少一个分离的面板的所述过量功率并且使用所述DC总线来将所述过量功率利用到所述太阳能逆变器。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述串列包...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊利亚·纽姆曼，什洛莫·阿德勒，叶夫塞·贝尔曼，
申请(专利权)人：索达索拉电子有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL