一種集成數(shù)據(jù)通信功能的光伏優(yōu)化器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成數(shù)據(jù)通信功能的光伏優(yōu)化器，該光伏優(yōu)化器采用功率/數(shù)據(jù)雙調(diào)制策略控制的DC/DC變換器，可在不改變傳統(tǒng)光伏優(yōu)化器功率電路拓?fù)涞那疤嵯?，通過在傳統(tǒng)功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)疊加通信信號載波，將數(shù)據(jù)調(diào)制注入光伏系統(tǒng)直流母線；接收端通過對輸出電壓采樣和相應(yīng)的DFT算法將數(shù)據(jù)解碼，從而實(shí)現(xiàn)各個光伏優(yōu)化器和逆變器之間的通信。對比傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)方案，本發(fā)明方法可在不增加電路體積和成本的基礎(chǔ)上，利用通信功能，協(xié)調(diào)各個光伏優(yōu)化器和逆變器的工作，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)在復(fù)雜光照條件下的發(fā)電效率。
【專利說明】一種集成數(shù)據(jù)通信功能的光伏優(yōu)化器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏發(fā)電及物聯(lián)網(wǎng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種集成數(shù)據(jù)通信功能的 光伏優(yōu)化器。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電因其清潔、安全、便利、適合分布式發(fā)電等特點(diǎn)，已成為世界新能 源發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢。在光伏系統(tǒng)中，最大功率輸出控制以及故障檢測是當(dāng)前國內(nèi)外的一 個研究熱點(diǎn)。常見的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由多個光伏組件經(jīng)串/并聯(lián)構(gòu)成一個光伏陣列，輸 出400?800V的直流電壓后經(jīng)逆變器并網(wǎng)發(fā)電。
[0003] 眾所周知，光伏電池的物理特性由半導(dǎo)體材料決定，其基本工作原理是光伏效應(yīng)， 即當(dāng)一定能量的光線照射光伏電池時，半導(dǎo)體材料吸收能量，發(fā)生電子躍遷，其內(nèi)部能傳導(dǎo) 電流的載流子分布狀態(tài)和濃度發(fā)生變化，由此產(chǎn)生電動勢和電流。根據(jù)光伏電池物理特性 及其等效電路，可以建立光伏電池的數(shù)學(xué)模型，如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種集成數(shù)據(jù)通信功能的光伏優(yōu)化器，包括DC-DC變換器、信號采樣與調(diào)理電路、數(shù) 字控制器和驅(qū)動電路；其特征在于： 所述的DC-DC變換器一方面對光伏組件的輸出電壓進(jìn)行變換，以達(dá)到最大功率輸出， 另一方面通過調(diào)制向輸出端口發(fā)送數(shù)字信息； 所述的信號采樣與調(diào)理電路用于采集光伏組件的輸出電壓和輸出電流以及DC-DC變 換器輸出端口的電壓，并對輸出端口的電壓進(jìn)行濾波得到其中的紋波電壓，進(jìn)而將所述的 輸出電壓、輸出電流和紋波電壓輸出至數(shù)字控制器； 所述的數(shù)字控制器在光伏優(yōu)化器通信時，根據(jù)待發(fā)送的數(shù)據(jù)為〇或1通過調(diào)制算法計(jì) 算出對應(yīng)的擾動量，并在內(nèi)部功率調(diào)節(jié)環(huán)的輸出端或給定參考功率上疊加所述的擾動量以 確定最終的調(diào)制波信號，進(jìn)而使所述的調(diào)制波信號與給定的功率載波信號比較，生成DC-DC 變換器的控制信號以實(shí)現(xiàn)功率與通信數(shù)據(jù)的雙調(diào)制控制； 所述的驅(qū)動電路用于對所述的控制信號進(jìn)行功率放大后以驅(qū)動控制DC-DC變換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏優(yōu)化器，其特征在于：所述的數(shù)字控制器包括以下硬件 或軟件功能模塊： 采樣信號處理模塊，對所述的輸出電壓和輸出電流進(jìn)行AD采樣并計(jì)算光伏組件的輸 出功率，對所述的紋波電壓進(jìn)行傅里葉變換以得到紋波電壓的頻譜信息； 通信載波調(diào)制模塊，在光伏優(yōu)化器對外發(fā)送信息時，根據(jù)待發(fā)送的數(shù)據(jù)為〇或1通過調(diào) 制算法計(jì)算出對應(yīng)的擾動量； 最大功率跟蹤模塊，用于根據(jù)輸出功率利用最大功率跟蹤算法確定功率調(diào)節(jié)的控制 量，使所述的擾動量與控制量相疊加得到調(diào)制波信號；或使所述的擾動量與給定的參考功 率相疊加后，進(jìn)而根據(jù)輸出功率利用最大功率跟蹤算法計(jì)算得到調(diào)制波信號； 控制信號生成模塊，用于使所述的調(diào)制波信號與給定的功率載波信號比較，生成DC-DC 變換器的控制信號； 接收解碼模塊，在光伏優(yōu)化器接收信息時，對所述的頻譜信息進(jìn)行解碼識別以還原發(fā) 送設(shè)備傳遞的數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏優(yōu)化器，其特征在于：所述的調(diào)制算法采用固定占 空比改變開關(guān)頻率的調(diào)制方法，或采用固定開關(guān)頻率在功率給定的占空比基礎(chǔ)上疊加擾動 的調(diào)制方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏優(yōu)化器，其特征在于：所述的DC-DC變換器采用Buck電 路、Boost電路或Buck-Boost電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏優(yōu)化器，其特征在于：所述的數(shù)字控制器采用DSP、MCU、 FPGA 或 CPLD。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏優(yōu)化器，其特征在于：所述的數(shù)字控制器在光伏優(yōu)化器 不通信時，采用傳統(tǒng)的PID控制算法或MPPT控制算法進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，以對DC-DC變換器進(jìn) 行控制。
【文檔編號】H02S40/30GK104065336SQ201410293455
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】杜進(jìn), 王睿馳, 胡斯登, 吳建德, 何湘寧 申請人:浙江大學(xué)