專利名稱：太陽能光伏組件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能光伏技術領域，具體來說，本實用新型涉及ー種太陽能光伏組件，可以聞效率地跟蹤多點最大功率點。
背景技術：
太陽能光伏組件由多個電池片串聯(lián)而成，正常工作時所有的電池片都是正向偏壓。但是當ー個電池片被遮擋或者損壞而不工作，其他好的電池片的電壓使該電池片反向偏壓。該反向電壓會使電流很低，或者擊穿該電池片。為避免這種損傷，通常使用旁路ニ極管進行保護。該ニ極管和一個或者多個串聯(lián)的電池片反向并聯(lián)，當正常時，旁路ニ極管反向偏壓，電壓值為該串電池片的輸出電壓。當某個電池片不正常吋，為了達到該串電池的電流，該缺陷電池片反向電壓，并使該串電壓反轉，旁路ニ極管為正向電壓而導通，這時電流由旁路ニ極管流過，它并聯(lián)的這串電池片不再工作。 最大功率點跟蹤(MPPT Maxi mum Power Point Tracking)是光伏系統(tǒng)最重要的功能，以保證光伏組件輸出最大的功率。實現(xiàn)最大功率點跟蹤的技術很多，比如擾動觀察技術(Perturb and Observe,簡稱P&0),增量電導和波紋關聯(lián)控制技術(IncrementalConductance and Ripple Correlation Control)等等。通常的組件正常工作，只有一個最大功率點，所以最大功率點跟蹤通常只尋找電壓最高的第一個最大功率點。但是當旁路ニ極管導通時，功率-電壓曲線會出現(xiàn)多個區(qū)域最大功率點，每導通I個旁路ニ極管，區(qū)域最大功率點增加ー個。有時，電壓最高的第一最大功率點比其他區(qū)域最大功率點的功率低，并非真正的最大功率點。具有多點最大功率點跟蹤能力的現(xiàn)有技術通常為掃描整個工作曲線，提取最大的功率，這樣的方法耗時，耗功率，對運算資源和能力要求也很高。由于通常情況組件都是正常工作，只有ー個最大功率點，這樣多點最大功率點跟蹤的現(xiàn)有技術降低了通常情況的系統(tǒng)性能，是很不利的。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種太陽能光伏組件，能夠既保證在通常情況下的單點最大功率點跟蹤的高性能，又保證在出現(xiàn)多點最大功率點時尋找到真正的最大功率點。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種太陽能光伏組件，包括多列電池片，彼此串聯(lián)連接；旁路ニ極管，與每兩列所述電池片反相并聯(lián)；旁路ニ極管電壓檢測模塊，與各個所述旁路ニ極管相連接，用于檢測各個所述旁路ニ極管兩端的電壓值；旁路ニ極管導通判斷模塊，與各個所述旁路ニ極管電壓檢測模塊相連接，用于根據(jù)各個所述旁路ニ極管電壓檢測模塊的檢測結果判斷各個所述旁路ニ極管是否導通；最大功率點跟蹤控制模塊，與所述旁路ニ極管導通判斷模塊相連接，用于計算導通的所述旁路ニ極管的數(shù)目和區(qū)域最大功率點的數(shù)目，井隨著所述光伏組件的輸出電壓逐步下降，依次尋找所述區(qū)域最大功率點的位置?？蛇x地，所述的太陽能光伏組件還包括組件故障檢測模塊，與所述旁路ニ極管導通判斷模塊相連接，用于檢測并判斷所述光伏組件的故障，協(xié)助給出警報和/或修復建議?？蛇x地，所述旁路ニ極管導通判斷模塊、所述最大功率點跟蹤控制模塊和所述組件故障檢測模塊為集成電路芯片，包括ASIC、FPGA, DSP和/或CPU?？蛇x地，所述電池片是偶數(shù)列的。為解決上述技術問題，本實用新型還提供一種太陽能光伏組件的最大功率點跟蹤方法，包括步驟I.檢測所述光伏組件中各個旁路ニ極管兩端的電壓值；II.根據(jù)所述電壓值判斷各個所述旁路ニ極管是否導通；III.計算導通的所述旁路ニ極管的數(shù)目和預計的區(qū)域最大功率點的數(shù)目；IV.開啟最大功率點跟蹤功能，設定當前的區(qū)域最大功率點的數(shù)目為0 ;V.將所述光伏組件的輸出電壓逐步下降，根據(jù)所述光伏組件的輸出功率的變化，依次尋找所述區(qū)域最大功率點并存儲其參數(shù)；VI.比較所有所述區(qū)域最大功率點的功率值,取出其中的最大值；VII.選擇所述功率最大值對應的所述區(qū)域最大功率點為最大功率點,控制所述光伏組件工作在該點?？蛇x地，在上述步驟V中，尋找所述區(qū)域最大功率點的步驟包括根據(jù)所述光伏組件的輸出功率-輸出電壓曲線，所述輸出功率對所述輸出電壓求導，導數(shù)為零的點即取為所述區(qū)域最大功率點?？蛇x地，在上述步驟V中，依次尋找所述區(qū)域最大功率點的步驟包括Va.在找到ー個所述區(qū)域最大功率點之后，將所述區(qū)域最大功率點的數(shù)目加I ;Vb.判斷當前的所述最大功率點的數(shù)目是否等于預計的所述區(qū)域最大功率點的數(shù)目；如果是，則直接跳到步驟VI ;如果不是，則繼續(xù)執(zhí)行下ー步驟；Vc.從前ー個所述區(qū)域最大功率點繼續(xù)降低所述輸出電壓，在所述輸出功率隨著所述輸出電壓同步下降時，所述最大功率點跟蹤功能不開啟；Vd.在所述輸出功率隨著所述輸出電壓的下降而上升時，開啟所述最大功率點跟蹤功能，直至找到全部所述區(qū)域最大功率點?？蛇x地，所述區(qū)域最大功率點的參數(shù)包括電流值、電壓值和功率值。為解決上述技術問題，本實用新型還提供一種太陽能光伏組件的故障監(jiān)測方法，包括步驟A.檢測所述光伏組件中各個旁路ニ極管兩端的電壓值；B.根據(jù)所述電壓值判斷各個所述旁路ニ極管是否導通；C.將導通的所述旁路ニ極管的導通時間數(shù)據(jù)傳輸給ー監(jiān)測系統(tǒng)；D.檢查所述旁路ニ極管是否在一整天導通，并根據(jù)不同的檢查結果獲取相應的故障監(jiān)測結論。可選地，在上述步驟D中[0037]Dl.若所述旁路ニ極管是在一整天導通，則判斷所述故障為固定故障，需要馬上檢查修復；或者D2.若所述旁路ニ極管不是在一整天導通，則繼續(xù)檢查其導通情形是否在每天部分時間發(fā)生，且時間接近；在上述步驟D2中若其導通情形是在每天部分時間發(fā)生且時間接近，則判斷所述故障為一般故障，需要擇時檢查修復；或者若其導通情形不是在每天部分時間發(fā)生且時間接近，則判斷所述故障為純粹偶然事件，不需要采取修復行動。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型通過檢測旁路ニ極管的電壓，進行旁路ニ極管導通的判斷，并通過導通旁路ニ極管的數(shù)目決定區(qū)域最大功率點的數(shù)目。這種方式保證了通常情況下的單點最大功率點跟蹤的高性能，又保證了在出現(xiàn)多點最大功率點時尋找到光伏組件真正的最大功率點。

本實用新型的上述的以及其他的特征、性質和優(yōu)勢將通過
以下結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中圖I為現(xiàn)有技術中ー個太陽能光伏組件的結構示意圖；圖2為本實用新型一個實施例的太陽能光伏組件的結構示意圖；圖3A為正常工作的太陽能光伏組件的電流-電壓和功率-電壓曲線；圖3B為有ー個旁路ニ極管導通時的太陽能光伏組件的電流-電壓和功率-電壓曲線；圖4為現(xiàn)有技術中進行多點最大功率點跟蹤的ー種方法流程圖；圖5為本實用新型一個實施例的基于旁路ニ極管導通的太陽能光伏組件進行多點最大功率點跟蹤的方法流程圖；圖6是本實用新型一個實施例的基于旁路ニ極管導通的太陽能光伏組件進行組件故障監(jiān)測的方法流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進ー步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據(jù)實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護范圍。圖I為現(xiàn)有技術中ー個太陽能光伏組件的結構示意圖。在該示例中，6列電池片101串聯(lián)，而每2列電池片101反向并聯(lián)I個ニ極管103，該ニ極管103稱為旁路ニ極管。通常這些旁路ニ極管103安裝在組件接線盒(未圖示)里，2根電纜接整串電池片101的兩端。電壓檢測電路105檢測整個太陽能光伏組件100的輸出電壓。最大功率點跟蹤控制電路106再與電壓檢測電路105相連接。[0054]圖2為本實用新型一個實施例的太陽能光伏組件的結構示意圖。需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應該以此作為對本實用新型實際要求的保護范圍構成限制。如圖2所示，該太陽能光伏組件200可以包括多列電池片201、旁路ニ極管203、旁路ニ極管電壓檢測模塊204、旁路ニ極管導通判斷模塊205和最大功率點跟蹤控制模塊206。其中，多列電池片201彼此串聯(lián)連接，優(yōu)選為偶數(shù)列，圖中示例性地為6列。旁路ニ極管203與每兩列電池片201反相并聯(lián)。旁路ニ極管電壓檢測模塊204與各個旁路ニ極管203的兩端相連接，用于檢測各個旁路ニ極管203兩端的電壓值。旁路ニ極管導通判斷模塊205與各個旁路ニ極管電壓檢測模塊204相連接，用于根據(jù)各個旁路ニ極管電壓檢測模塊204的檢測結果判斷各個旁路ニ極管203是否導通。最大功率點跟蹤控制模塊206與旁路ニ極管導通判斷模塊205相連接，用于計算導通的旁路ニ極管203的數(shù)目和區(qū)域最大功率點的數(shù)目，井隨著光伏組件200的輸出電壓逐步下降，依次尋找區(qū)域最大功率點的位置。該旁路ニ極管導通判斷模塊205、最大功率點跟蹤控制模塊206和組件故障檢測模塊207可以為集成電路芯片，例如ASIC、FPGA, DSP、CPU等。在本實施例中，該太陽能光伏組件200還可以包括組件故障檢測模塊207，其與旁·路ニ極管導通判斷模塊205相連接，用于檢測并判斷光伏組件200的故障，協(xié)助給出警報和
/或修復建議。圖3A為正常工作的太陽能光伏組件的電流-電壓和功率-電壓曲線。正常工作時，電流-電壓曲線平滑，沒有扭結。功率-電壓曲線只有ー個最大點，最大功率點為Pm，最大功率點電流為Imp，最大功率點電壓為Vmp。圖3B為有ー個旁路ニ極管導通時的太陽能光伏組件的電流-電壓和功率-電壓曲線。電流-電壓曲線有I個扭結。功率-電壓曲線有2個區(qū)域最大點，最大功率分別為Pml、Pm2，彼此對應的電流分別為Impl、Imp2，電壓分別為 VmpI、Vmp2o圖4為現(xiàn)有技術中進行多點最大功率點跟蹤的ー種方法流程圖。如圖所示，通常的MPPT方法為光伏組件的輸出電壓或輸出電流逐步下降，根據(jù)功率的變化，來尋找區(qū)域最大功率點。多點最大功率點跟蹤技術通常進行整個工作電壓范圍，也就是從開路電壓逐步下降直到0電壓。存儲所有找到的區(qū)域最大功率點的數(shù)據(jù)(包括電壓、電流、功率等)，然后比較所有區(qū)域最大功率點的功率，取最大值的為最終的最大功率點。圖5為本實用新型一個實施例的基于旁路ニ極管導通的太陽能光伏組件進行多點最大功率點跟蹤的方法流程圖。本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中采用相同的標號來表示相同或近似的元件，并且選擇性地省略了相同技術內容的說明。關于省略部分的說明可參照前述實施例，本實施例不再重復贅述。總的來說，本實用新型采用旁路ニ極管的導通與否來控制MPP，當沒有旁路ニ極管導通時，最大功率點只有ー個，找到第一區(qū)域最大功率點后最大功率點跟蹤就結束。當有I個旁路ニ極管導通時，在找到第一區(qū)域最大功率點后，繼續(xù)下降輸出電壓，輸出功率會先下降在上升，再下降，所以可以找到第二區(qū)域最大功率點。然后比較第一區(qū)域最大功率點和第ニ區(qū)域最大功率點的功率大小，取值較大的點為真正的最大功率點。詳細來說，首先為旁路ニ極管203導通的判斷。當旁路ニ極管203關閉吋，它兩端的電壓為負，等于并聯(lián)的一串電池片201的總電壓。通常I個電池片輸出電壓約0. 5V,對于有20個電池片的ー串，電壓約-10V。當旁路ニ極管203導通吋，它兩端的電壓為正，為該ニ極管的導通電壓，通常約+0. 5V。于是，該太陽能光伏組件的最大功率點跟蹤方法包括執(zhí)行步驟S501，先檢測光伏組件200中各個旁路ニ極管203兩端的電壓值。執(zhí)行步驟S502，旁路ニ極管203的電壓檢測模塊204檢測到電壓后，給旁路ニ極管導通判斷模塊205，由此判斷各個旁路ニ極管203是否導通。執(zhí)行步驟S503，最大功率點跟蹤控制模塊206隨后計算導通的旁路ニ極管203的數(shù)目M，和預計的區(qū)域最大功率點的數(shù)目M+1。執(zhí)行步驟S504，開啟最大功率點跟蹤功能，設定當前的區(qū)域最大功率點的數(shù)目N=O。
執(zhí)行步驟S505，將光伏組件200的輸出電壓逐步下降，根據(jù)光伏組件200的輸出功率的變化，依次尋找區(qū)域最大功率點并存儲其參數(shù)。在本實施例中，尋找區(qū)域最大功率點的方式可以是根據(jù)光伏組件200的(輸出)功率-(輸出)電壓曲線，(輸出)功率對(輸出)電壓求導，導數(shù)為零的點即取為區(qū)域最大功率點。其中，依次尋找區(qū)域最大功率點的步驟具體可以包括執(zhí)行步驟S506，在找到ー個區(qū)域最大功率點之后，將區(qū)域最大功率點的數(shù)目N迭加I，例如從0變?yōu)镮。執(zhí)行步驟S507，存儲該區(qū)域最大功率點的參數(shù)，包括電流、電壓和功率。執(zhí)行步驟S508，判斷當前的最大功率點的數(shù)目N是否等于預計的區(qū)域最大功率點的數(shù)目M+1，如果是，比如M = 0，N = 1，則此時N = M+1，這時最大功率點跟蹤結束直接跳到下述步驟S511 ;如果不是，比如M= I，這時N= I不等于M+1 = 2，則繼續(xù)執(zhí)行下ー步驟S509。執(zhí)行步驟S509，這時從找到的前ー個區(qū)域最大功率點開始繼續(xù)降低輸出電壓，開始輸出功率隨輸出電壓的下降而下降，即輸出功率隨著輸出電壓同步下降，這時暫不開啟最大功率點跟蹤功能。執(zhí)行步驟S510，等到輸出功率的變化轉換為隨著輸出電壓的下降而上升吋，開啟最大功率點跟蹤功能，重復上述步驟S505，直至找到新的區(qū)域最大功率點，那么區(qū)域最大功率點總數(shù)N增加為2，這時N = 2等于M+1 = 2。于是，當前的最大功率點的數(shù)目N等于預計的區(qū)域最大功率點的數(shù)目M+1，說明全部的區(qū)域最大功率點均已找到，依次尋找區(qū)域最大功率點并存儲其參數(shù)的過程全部完成了。接下來，就可以執(zhí)行步驟S511，比較所有區(qū)域最大功率點(2個)的功率值，取出其中的最大值。最后執(zhí)行步驟S512，選擇功率最大值對應的區(qū)域最大功率點為最大功率點，控制光伏組件200工作在該點。最大功率點跟蹤控制過程結束。圖6是本實用新型一個實施例的基于旁路ニ極管導通的太陽能光伏組件進行組件故障監(jiān)測的方法流程圖。本實施例繼續(xù)沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中采用相同的標號來表示相同或近似的元件，并且選擇性地省略了相同技術內容的說明。關于省略部分的說明可參照前述實施例，本實施例不再重復贅述。如圖6所示，旁路ニ極管203的導通狀態(tài)還可用于組件故障的檢測，由監(jiān)測系統(tǒng)(未圖示)給出警報和修復建議。該太陽能光伏組件200的故障監(jiān)測方法可以包括[0077]執(zhí)行步驟S601，檢測光伏組件200中各個旁路ニ極管203兩端的電壓值；執(zhí)行步驟S602，根據(jù)電壓值判斷各個旁路ニ極管203是否導通；執(zhí)行步驟S603，將導通的旁路ニ極管203的導通時間數(shù)據(jù)傳輸給ー監(jiān)測系統(tǒng)；執(zhí)行步驟S604，檢查旁路ニ極管203是否在一整天導通，并根據(jù)不同的檢查結果獲取相應的故障監(jiān)測結論。在本實施例中，在上述步驟S604中包括執(zhí)行步驟S6041，先檢查旁路ニ極管203是否在一整天導通。如果旁路ニ極管203被觀察到是在一整天導通，則可能的故障有固定遮擋物如鳥糞或者樹葉在太陽能板上，或者光伏組件200電池片201破損，或者旁路ニ極管203短路，這些故障為固定故障，建議馬上檢查和修復。如果旁路ニ極管203被觀察到不是在一整天導通，則執(zhí)行步驟S6042，繼續(xù)檢查其導通情形是否在每天部分時間發(fā)生，且時間接近。在上述步驟S6042中若其導通情形是在每天部分時間發(fā)生且時間接近，則判斷可能性為有固定外物陰影遮擋，例如樹枝陰影、煙囪陰影等，這些故障為一般故障，需要擇時檢查修復。例如修剪樹枝等。若其導通情形不是在每天部分時間發(fā)生且時間接近，只是偶然出現(xiàn)、時間隨機，則可判斷故障為純粹偶然的陰影遮擋事件，如鳥經(jīng)過，可以不采取任何修復行動。本實用新型通過檢測旁路ニ極管的電壓，進行旁路ニ極管導通的判斷，并通過導通旁路ニ極管的數(shù)目決定區(qū)域最大功率點的數(shù)目。這種方式保證了通常情況下的單點最大功率點跟蹤的高性能，又保證了在出現(xiàn)多點最大功率點時尋找到光伏組件真正的最大功率點。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護范圍之內。
權利要求1.一種太陽能光伏組件(200)，其特征在于，包括 多列電池片(201)，彼此串聯(lián)連接； 旁路ニ極管(203)，與每兩列所述電池片(201)反相并聯(lián)； 旁路ニ極管電壓檢測模塊(204)，與各個所述旁路ニ極管(203)相連接，檢測各個所述旁路ニ極管(203)兩端的電壓值； 旁路ニ極管導通判斷模塊(205)，與各個所述旁路ニ極管電壓檢測模塊(204)相連接，根據(jù)各個所述旁路ニ極管電壓檢測模塊(204)的檢測結果判斷各個所述旁路ニ極管(203)是否導通； 最大功率點跟蹤控制模塊(206)，與所述旁路ニ極管導通判斷模塊(205)相連接，計算導通的所述旁路ニ極管(203)的數(shù)目和區(qū)域最大功率點的數(shù)目，井隨著所述光伏組件(200)的輸出電壓逐步下降，依次尋找所述區(qū)域最大功率點的位置。
2.根據(jù)權利要求I所述的太陽能光伏組件(200)，其特征在于，還包括 組件故障檢測模塊(207)，與所述旁路ニ極管導通判斷模塊(205)相連接，檢測并判斷所述光伏組件(200)的故障，協(xié)助給出警報和/或修復建議。
3.根據(jù)權利要求2所述的太陽能光伏組件(200)，其特征在于，所述旁路ニ極管導通判斷模塊(205)、所述最大功率點跟蹤控制模塊(206)和所述組件故障檢測模塊(207)為集成電路芯片，包括ASIC、FPGA、DSP和/或CPU。
4.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的太陽能光伏組件(200)，其特征在于，所述電池片(201)是偶數(shù)列的。
專利摘要本實用新型提供一種太陽能光伏組件，包括多列電池片，彼此串聯(lián)連接；旁路二極管，與每兩列電池片反相并聯(lián)；旁路二極管電壓檢測模塊，用于檢測各個旁路二極管兩端的電壓值；旁路二極管導通判斷模塊，用于根據(jù)各個旁路二極管電壓檢測模塊的檢測結果判斷各個旁路二極管是否導通；最大功率點跟蹤控制模塊，與旁路二極管導通判斷模塊相連接，用于計算導通的旁路二極管的數(shù)目和區(qū)域最大功率點的數(shù)目，并隨著光伏組件的輸出電壓逐步下降，依次尋找區(qū)域最大功率點的位置。本實用新型既能夠保證在通常情況下的單點最大功率點跟蹤的高性能，又能夠保證在出現(xiàn)多點最大功率點時尋找到真正的最大功率點。
文檔編號G05F1/67GK202563369SQ20122017174
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權日2012年4月20日
發(fā)明者羅宇浩 申請人:浙江昱能光伏科技集成有限公司