【技术实现步骤摘要】
一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器
[0001]本专利技术属于光伏
，具体涉及一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器
。
技术介绍
[0002]光伏电池被阴影遮蔽，会造成功率损失使输出功率不稳定，无法达到最优功率输出，限制了光伏的功率利用，该现象通常有以下几种解决方法：
[0003](1)
优化组串逆变器的最大功率跟踪算法
(
优化
MPPT)
[0004]针对光伏电池被阴影遮挡后，会出现功率多峰值现象，在
MPPT
点定时增加大步进电压扰动，迫使低功率组件的二极管导通旁路，使组串可以越过较低的峰值
。
但这样不仅降低了功率输出的稳定性，而且是以牺牲低功率组件的全部功率为代价的，仍会造成可观的能量损失
。
而组件的二极管长时间导通，会导致发热严重而大幅降低寿命
。
[0005](2)
改变组串的拓扑结构
(
串联变并联
)
[0006]用微型逆变器将直流串联变为交流并联
。
每个组件安装一个微型逆变器，替换原来的组串逆变器，将逆变单元分散化，可实现组件级的
MPPT
，最大程度上挽回分布式光伏发电系统中组件不匹配
、
阴影遮蔽等因素损失的功率
。
但其需要的微型逆变器的数量较多，导致系统成本较高，目前尚难以推广
。
如果成本降低，在户用光伏中将占据优势
。
[0007
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，包括：电源模块
、BUCK
功率回路
、
控制模块
、
第一电流采样电路
、
第二电流采样电路
、
第一电压采样电路
、
第二电压采样电路；光伏组件输出的电压经
BUCK
功率回路后为负载供电；所述电源模块用于将光伏组件输出的电压进行降压后给所述单片机和驱动电路供电；所述第一电流采样电路和第二电流采样电路分别用于采集光伏组件的输出电流
I1
和
BUCK
功率回路的输出电流
I2
，所述第一电压采样电路
、
第二电压采样电路分别用于采集光伏组件的输出电压
V1
和
BUCK
功率回路的输出电压
V2
；所述第一电流采样电路
、
第二电流采样电路
、
第一电压采样电路
、
第二电压采样电路的输出端与所述控制模块连接；所述控制模块的输出端与所述
BUCK
功率回路连接，用于输出
PWM
信号控制所述
BUCK
功率回路，控制时根据负载情况进行工作模式切换实现
MPPT
跟踪，所述工作模式包括直通模式
、MPPT
跟踪模式和限流模式，所述
MPPT
跟踪模式采用带功率前馈的变步长电导增量
MPPT
算法更新占空比，所述直通模式占空比为
100
％，所述限流模式占空比为
0。2.
根据权利要求1所述的一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，所述控制模块根据负载情况进行工作模式切换的具体步骤为：
S301、
上电后采集光伏组件的输出电流和电压，计算光伏板输出功率；
S302、
然后判断电流是否超过第一阈值，若是，则进入限流模式，将
PWM
信号的占空比设置为0，并返回步骤
S301
，若否，则计算
dP/dU
的值并进入下一步；
S303、
判断
dP/dU
的值是否小于第二阈值，若是，则进入直通模式，将
PWM
信号占空比设置为
100
％，并返回步骤
S301
；若否，则进入
MPPT
跟踪模式，进行占空比更新赋值
。3.
根据权利要求1所述的一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，所述
MPPT
跟踪模式的具体方法为：
S3031、
采样光伏组件的输出电压
V1
和输出断流
I1
的值；
S3032、
根据输出电压
V1
和输出断流
I1
的值计算电导和电导增量，并根据电导和电导增量确定占空比调整步长；
S3033、
判断电压变化是否为零，若是，则进入步骤
S304
，若否，则进入步骤
S305
；
S3034、
判断电流变化是否为零，若是，则根据电流变化调整本次占空比数值，并返回步骤
S301
进入下一次循环；若否，则直接返回步骤
S301
进入下一次循环；
S3035、
判断电导和电导变化量的和是否为零，若是，则直接返回步骤
S3031
进入下一次循环，若否，则根据占空比调整步长调整输出步长
V(k)
，然后返回步骤
S3031
进入下一次循环，其中
k
表示第
k
次运算
。4.
根据权利要求3所述的一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，
S3032
中，电导和电导增量的计算公式为：
G
＝
I(k)/U(k)
；
dG
＝
dI(k)/dU(k)
；其中，
G
表示电导，
dG
表示电导变化量；
I(k)
和
U(k)
分别表示第
k
次采样得到的电流和电压值；
dU(k)
和
dI(k)
分别表示第
k
次得到的电压和电流的变化量，其表达式为：
dU(k)
＝
U(k)
‑
U(k
‑
1)
；
dI(k)
＝
I(k)
‑
I(k
‑
1)
；
其中，
U(k
‑
1)
和
I(k
‑
1)
表示第
k
‑1次采样得到的电压和电流的变化量；占空比调整步长的计算公式为：
step
＝
N*(G+dG)
；其中，
step
表示占空比调整步长，
N
为参考系数
。5.
根据权利要求3所述的一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，
S3034
中，占空比数值的调整公式为：
D(k)
＝
I(k)/I(k
‑
1)*D(k
‑
1)
；
S3035
中，输出步长
V(k)
的调整公式为：
V(k)
＝
V(k
‑
1)+step
；其中，
step
表示占空比调整步长，
V(k
‑
1)
表示第
k
‑1次循环的输出步长
。6.
根据权利要求1所述的一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，所述第一电压采样电路包括：电阻
R18、
电阻
R19、
电阻
R24、
电容
C41、
电容
C43、
电阻
R20
，所述电阻
R18
的一端与光伏组件的输出引脚
PV+
连接，另一端经电阻
R19、
电阻
R20
后与所述控制模块的输入端连接；所述电阻
R20
的输入端经并联连接的电容
C41
和电阻
R24
接地，输出端经电容
C43
接地；所述第二电压采样电路包括：电阻
R21、
电阻
R22、
电阻
R25、
电容
C44、
电容
C45、
电阻
R23
，所述电阻
R21
的一端与
BUCK
功率回路的输出引脚
Vo+
连接，另一端经电阻
R22、
电阻
R23
后与所述控制模块的输入端连接；所述电阻
R23
的输入端经并联连接的电容
C44
和电阻
R25
接地，输出端经电容
C45
接地
。7.
根据权利要求1所述的一种用于阴影遮蔽的光伏功率优化器，其特征在于，所述第一电流采样电路包括第一采样电阻
R2、
第一采样电流芯片
、
电阻
R32、
电阻
R35、
电阻
R37、
电容
C55、
电容
C50、
电阻
R28、
电阻
R29
，第一采样电阻
R2
设置在光伏组件的输出引脚
PV
‑
上，另一端接地，所述电阻
R35
的一端与第一采样电阻
R2
的一端连接连接，另一端与所述第一采样电流芯片的输入引脚
+IN
连接，第一电流采样芯片的输入引脚
‑
IN
经电阻
R32
接地，输出引脚
OUT
经电阻
R28
与所述控制模块的输入端连接；电阻
R2...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔健，董海涛，宋森森，张俊刚，张立嘉，张国营，
申请(专利权)人：青岛东软载波科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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