專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于dc-dc變換的自整定光伏電源優(yōu)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種光伏電源優(yōu)化器，特別是一種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏發(fā)電正面臨挑戰(zhàn)，技術(shù)急需改進(jìn)。目前太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率低下成為阻礙太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的主要原因。我國(guó)光伏電池實(shí)驗(yàn)室的效率為21%，可商業(yè)化光伏組件效率為14% -15%, 一般商業(yè)電池效率僅為10% -13%。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本主要是電池 片的成本，約占總成本的70%。因此電池片的選材和技術(shù)研究直接影響到太陽(yáng)能利用的成本。所以，對(duì)于這有限的能量，我們必須充分的利用起來(lái)。當(dāng)今，國(guó)內(nèi)DC/DC隔離技術(shù)還不成熟，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)DC/DC模塊轉(zhuǎn)換效率還不是很高。如今國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電池板，壽命一般為25年，功率為當(dāng)初初始功率的85%。電池板失效一般是由于以下原因造成的1、層壓不過(guò)關(guān)，電池板內(nèi)部進(jìn)入水蒸氣，空氣，導(dǎo)致硅片氧化老化；2、生產(chǎn)過(guò)程中焊接過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題；3、封裝電池片有碎片，破片，低效片；4、發(fā)電過(guò)程中遮擋了一部分太陽(yáng)能硅片，熱斑效應(yīng)，電池板工作溫度是-40——+85°C。由于上述問(wèn)題，會(huì)影響到太陽(yáng)電池板的輸出特性曲線(xiàn)，使得太陽(yáng)能電池板的最大目標(biāo)功率點(diǎn)發(fā)生變化，一般成衰減狀態(tài)，需要人為定期的檢測(cè)，重新測(cè)量最大功率跟蹤曲線(xiàn)，使用起來(lái)較為不便。目前國(guó)外已經(jīng)研制出很多智能型的太陽(yáng)能芯片。比如說(shuō)SM3320，這款芯片大量采用模擬電路的全新太陽(yáng)能系統(tǒng)電源管理芯片組。SM3320包括最先進(jìn)的最大功率跟蹤(MPPT)控制器、濕度傳感器、全橋驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和放大器等，通過(guò)它們的“并肩作戰(zhàn)”，進(jìn)ー步提升了太陽(yáng)能系統(tǒng)的發(fā)電效率和穩(wěn)定性。適用于包括微型逆變器、電源優(yōu)化器、充電控制器系統(tǒng)在內(nèi)的光伏系統(tǒng)電子裝置。SM3320還可在充電控制器中發(fā)揮作用，其適用于多種化學(xué)材質(zhì)的充電電池，可按照電池的設(shè)計(jì)要求調(diào)整電壓和電流的閾值。當(dāng)光伏組件的發(fā)電量低于電池的吸納量時(shí)，最大功率跟蹤(MPPT)系統(tǒng)便會(huì)立即啟動(dòng)，優(yōu)化充電效率，并容許同一系統(tǒng)中采用不同廠商的光伏組件。而對(duì)于我國(guó)而言，在這方面幾乎是空白，僅有的一些也是效率低下，穩(wěn)定性能差。而且我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的需求越來(lái)越大，但是許多核心技術(shù)都是掌握在美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)到國(guó)家手中，這勢(shì)必會(huì)造成許多資金都流入國(guó)外企業(yè)的手中，無(wú)法使我國(guó)的太陽(yáng)能技術(shù)真正得到提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，能有效提升太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。為此，本實(shí)用新型采取如下述技術(shù)方案一種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，其特征在于包括太陽(yáng)能電池組件、MPPT控制器和DC-DC隔離電源，所述的DC-DC隔離電源與太陽(yáng)能電池組件之間串接第一 MOS管，所述的太陽(yáng)能電池組件還并聯(lián)接第二 MOS管；所述的DC-DC隔離電源又連接AD采集模塊，所述的MPPT控制器分別與第一 MOS管、第ニ MOS管以及AD采集模塊連接。所述的ー種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，其特征在于所述MPPT控制器還與無(wú)線(xiàn)接收發(fā)送模塊無(wú)線(xiàn)連接。所述MPPT控制器是基于DSP或ARM9的核心處理器。本實(shí)用新型針對(duì)于現(xiàn)今光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換效率不高的情況，通過(guò)在軟件算法(最大功率跟蹤MPPT)上的改進(jìn)以及硬件創(chuàng)新，使得太陽(yáng)能發(fā)電在前置DC/DC轉(zhuǎn)換上的效率達(dá)到95%左右，并且在輸入電壓波動(dòng)比較大的情況下，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。通過(guò)最大功率跟蹤，使太陽(yáng)能電池板的輸出功率達(dá)到最大。在硬件上，我們?cè)谕仆焓诫娐返幕A(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn)，減小了能量在電路上的損耗，提聞了穩(wěn)定性。優(yōu)點(diǎn)在于(I)實(shí)時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池工作； (2)裝置小易于安裝于太陽(yáng)能電池背面；(3)可以每隔一定時(shí)間自己正定修正目標(biāo)最大功率點(diǎn)，易于長(zhǎng)時(shí)間的使用，免去維護(hù)的成本。

圖I是本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)ー步具體的說(shuō)明。如圖I所示的基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，包括太陽(yáng)能電池組件I、MPPT控制器5和DC-DC隔離電源3，DC-DC隔離電源3與太陽(yáng)能電池組件I之間串接第一MOS管2，太陽(yáng)能電池組件I還并聯(lián)接第二 MOS管7。DC-DC隔離電源3又連接AD采集模塊
4,MPPT控制器5分別與第一 MOS管2、第二 MOS管7以及AD采集模塊4連接，MPPT控制器5還與無(wú)線(xiàn)接收發(fā)送模塊6無(wú)線(xiàn)連接。MPPT控制器是基于DSP或ARM9的核心處理器，可通過(guò)SPI與無(wú)線(xiàn)接受發(fā)送模塊通信，單片機(jī)可以起到MPPT輸入級(jí)最大功率的計(jì)算，然后控制輸出級(jí)的次級(jí)電壓恒定，達(dá)到前饋與后級(jí)反饋的同時(shí)控制，而且本電源優(yōu)化器設(shè)計(jì)實(shí)用方便，DC-DC主板外，外擴(kuò)電路極少。在跟蹤最大功率點(diǎn)模型吋，MRRT控制器控制著兩片MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷，其中一片串接于DC-DC與太陽(yáng)能電池組件之間，可起到關(guān)斷電路通斷作用，同時(shí)可測(cè)量電路的開(kāi)路電壓，另外一片MOS管起到旁路電源的作用可測(cè)量短路電流，這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)將直接決定當(dāng)前光照條件下的最大功率點(diǎn)，然后利用PI控制，可同時(shí)比例控制擴(kuò)大或減小占空比，并處理累計(jì)誤差。本系統(tǒng)會(huì)定時(shí)每天晚上自行把本天內(nèi)的最大功率點(diǎn)用最小二乗法(取三個(gè)點(diǎn)算出最大點(diǎn)與最小點(diǎn)的平均值，再與另外值比較，逐步縮小區(qū)間)擬合成ー個(gè)函數(shù)關(guān)系式，然后把此關(guān)系式與預(yù)存入單片機(jī)的函數(shù)模型比較(而且DSP可帶SD卡，便于存儲(chǔ)不同廠家生產(chǎn)的光伏電池的最大功率點(diǎn)特性，便于更改模型)，當(dāng)兩個(gè)模型誤差范圍較大時(shí)可根據(jù)預(yù)先設(shè)置的表示電池老化環(huán)境因素對(duì)電池特性影響的參數(shù)進(jìn)行導(dǎo)入，并根據(jù)當(dāng)天實(shí)測(cè)最大功率點(diǎn)的記錄補(bǔ)充修正模型誤差，以備新的一天時(shí)MPPT跟蹤目標(biāo)模型準(zhǔn)確有效，真正提高轉(zhuǎn)換效率?；旧峡稍陔姵貕勖陂g進(jìn)行準(zhǔn)確的MPPT計(jì)算，真正的實(shí)時(shí)控制，動(dòng)態(tài)修正模型誤差，完全自整定參數(shù)。DSP的主頻最高可達(dá)100M，每秒MPPT運(yùn)算可達(dá)上千次，從而精確的控制功率跟蹤。同時(shí)DC-DC中加入了設(shè)計(jì)的保護(hù)電路，同時(shí)加入了無(wú)線(xiàn)接受發(fā)送模塊，可在多塊電池串聯(lián)時(shí)上位機(jī)發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)對(duì)單塊電池DC-DC轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電池陣列發(fā)電的分配。同時(shí)無(wú)線(xiàn)模塊會(huì)發(fā)送電池的輸出功率到上位機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)極性相反等特殊情況時(shí)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。認(rèn)為也可發(fā)送指令給單片機(jī)決定是否采用MPPT模式，即使不采用MPPT模式，也可把當(dāng)前90%以上的電池能量轉(zhuǎn)換后輸出。最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，其特征在于包括太陽(yáng)能電池組件、MPPT控制器和DC-DC隔離電源，所述的DC-DC隔離電源與太陽(yáng)能電池組件之間串接第一MOS管，所述的太陽(yáng)能電池組件還并聯(lián)接第二 MOS管；所述的DC-DC隔離電源又連接AD采集模塊，所述的MPPT控制器分別與第一 MOS管、第二 MOS管以及AD采集模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，其特征在于所述MPPT控制器還與無(wú)線(xiàn)接收發(fā)送模塊無(wú)線(xiàn)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器，其特征在于所述MPPT控制器是基于DSP或ARM9的核心處理器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于DC-DC變換的自整定光伏電源優(yōu)化器。本實(shí)用新型其特征在于包括太陽(yáng)能電池組件、MPPT控制器和DC-DC隔離電源，所述的DC-DC隔離電源與太陽(yáng)能電池組件之間串接第一MOS管，所述的太陽(yáng)能電池組件還并聯(lián)接第二MOS管；所述的DC-DC隔離電源又連接AD采集模塊，所述的MPPT控制器分別與第一MOS管、第二MOS管以及AD采集模塊連接。本實(shí)用新型通過(guò)最大功率跟蹤，使太陽(yáng)能電池板的輸出功率達(dá)到最大。在硬件上，我們?cè)谕仆焓诫娐返幕A(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn)，減小了能量在電路上的損耗，提高了穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02N6/00GK202406064SQ201220006819
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者丁學(xué)慶, 吳秋軒, 康雪楊, 施虞宏, 林偉杰 申請(qǐng)人:浙江尖山光電股份有限公司