一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，包括串聯(lián)電池組件，還包括分布式平衡優(yōu)化電路、控制電路和采樣電路，所述串聯(lián)電池組件、所述采樣電路、所述控制電路和所述分布式平衡優(yōu)化電路依次連接，所述分布式平衡優(yōu)化電路和所述采樣電路連接，所述分布式平衡優(yōu)化電路上牽出組件引出線以連接外部組件。本實(shí)用新型針對串聯(lián)光伏電池組，增加了一個分布式自平衡優(yōu)化電路，可實(shí)現(xiàn)從光伏電池，平衡優(yōu)化電路和并網(wǎng)逆變電路的最大效率轉(zhuǎn)化，同時存在的電路也能夠反向?qū)?，增加反向續(xù)流能力，能提高光伏電池組件的壽命和可靠性。
【專利說明】一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能光伏電池組件領(lǐng)域，尤其涉及一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行年限一般都設(shè)計為15年，而光伏電池組件的壽命更長一般超過25年，希望在其生命周期內(nèi)發(fā)揮最大的效果。而在實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池隨時間的衰退(每年以0.5%-1%退化)以及外在環(huán)境因素(光伏陰影遮擋)使得光伏組件或組件之間輸出電壓、電流失配，從而導(dǎo)致光伏組件的發(fā)電效率和壽命下降?，F(xiàn)在研究表明，由于光伏電池本身不均衡性(RP不同，包括:材料、封裝技術(shù)和光學(xué)損失)導(dǎo)致光伏組件失配的造成效率損失約為10%?15%。而安裝環(huán)境中的光伏陰影遮擋，不僅使光伏組件內(nèi)部嚴(yán)重失配，并使傍路二極管的熱能耗散令光伏組件性能加速退化，給光伏組件帶來諸多如輸出功率急劇減小、“熱斑效應(yīng)”、最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)技術(shù)失效等問題。從實(shí)際并網(wǎng)電站的應(yīng)用中，光伏系統(tǒng)中光伏遮陰問題會造成光伏發(fā)電效率低于理論值15%-20%，例如，當(dāng)一個太陽能光伏光伏電站中大約有10%的電池板受陰影遮擋，在極端情況下會造成光伏電站60%的功率損失，平均造成的功率損失在30%左右。同時長時間陰影遮擋會引起的旁路二極管過流、過溫?fù)p害及壽命降低，嚴(yán)重的會導(dǎo)致光伏電池板燒毀，引起火災(zāi)。因此，平衡光伏組件的電壓和電流失配輸出是提高光伏系統(tǒng)利用效率較直接有效的方法。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對上述存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，以平衡光伏組件內(nèi)串聯(lián)電池組輸出電壓、電流失配，提高光伏系統(tǒng)利用效率。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，包括串聯(lián)電池組件，其中，還包括分布式平衡優(yōu)化電路、控制電路和采樣電路，所述串聯(lián)電池組件、所述采樣電路、所述控制電路和所述分布式平衡優(yōu)化電路依次連接，所述分布式平衡優(yōu)化電路和所述采樣電路連接，所述分布式平衡優(yōu)化電路上牽出組件引出線以連接外部組件。
[0006]上述智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，其中所述分布式平衡優(yōu)化電路包括分別與所述串聯(lián)電池組件中電池數(shù)量相等的第一電容和功率管，所述第一電容的兩端和所述功率管的兩端分別與所述串聯(lián)電池組件中的每一個電池對應(yīng)連接，且所述第一電容之間相互串接，所述功率管之間相互串接；每相鄰兩組所述第一電容和所述功率管之間跨接一變壓器；所述串聯(lián)電池組件還與一第二電容并接。
[0007]上述智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，其中，每個所述功率管由一 NMOS管和一與所述NMOS管對應(yīng)的反并聯(lián)二極管構(gòu)成。
[0008]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:[0009]針對串聯(lián)光伏電池組，增加了一個分布式自平衡優(yōu)化電路，可實(shí)現(xiàn)從光伏電池，平衡優(yōu)化電路和并網(wǎng)逆變電路的最大效率轉(zhuǎn)化，同時存在的電路也能夠反向?qū)ǎ黾臃聪蚶m(xù)流能力，能提聞光伏電池組件的壽命和可罪性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件的分布式平衡優(yōu)化電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件的控制電路的控制邏輯示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合原理圖和具體操作實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件包括串聯(lián)電池組件1、分布式平衡優(yōu)化電路2、控制電路4和采樣電路5，串聯(lián)電池組件1、采樣電路5、控制電路4和分布式平衡優(yōu)化電路2依次連接，分布式平衡優(yōu)化電路2和采樣電路5連接，分布式平衡優(yōu)化電路2上牽出組件引出線3以連接外部組件。
[0015]分布式平衡優(yōu)化電路2包括分別與串聯(lián)電池組件I中電池數(shù)量相等的第一電容和功率管，第一電容的兩端和功率管的兩端分別與串聯(lián)電池組件I中的每一個電池對應(yīng)連接，且第一電容之間相互串接，功率管之間相互串接。每相鄰兩組第一電容和功率管之間跨接一變壓器，串聯(lián) 電池組件I還與一第二電容并接。
[0016]每個功率管由一 NMOS管和一與NMOS管對應(yīng)的反并聯(lián)二極管構(gòu)成，NMOS管的源極與二極管的正極連接，?OS管的漏極與二極管的負(fù)極連接。
[0017]在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，第一電容為三個，分別為Cp (:2和(:3，功率管也有三個，分別為?\、τ2和T3,每相鄰兩組第一電容和功率管之間跨接一變壓器，分別為L1和L2,串聯(lián)電池組件I還與第二電容Cd。并接。
[0018]由圖2所示，當(dāng)光伏串聯(lián)組光照不均衡，電壓電流失配時，C1, C2和C3上的電壓也不平衡。
[0019]首先T1管工作，C1, T1和L1的原邊工作，電流從C1流向L1原邊，由于L1的耦合作用，L1副邊的電流通過T3管的內(nèi)置二極管導(dǎo)通向C3充電。
[0020]當(dāng)T2導(dǎo)通工作時，C2, T2和L2的原邊工作，電流從C2流向L2原邊，由于L2的耦合作用，L2副邊的電流通過T3管的內(nèi)置二極管導(dǎo)通向C3充電。
[0021]當(dāng)T3導(dǎo)通工作時，C3，T3和LI和L2的副邊工作，電流從C3流向L1和L2的副邊，由于L1和L2的耦合作用，L1原邊的電流通過T1管的內(nèi)置二極管導(dǎo)通向C1充電，L2原邊的電流通過T2管的內(nèi)置二極管導(dǎo)通向C2充電，而Cd。電容的作用是保持整個輸出電壓穩(wěn)定。
[0022]這樣電路中的三個開關(guān)器件1\、T2和T3導(dǎo)通后，電壓電流互相牽制，達(dá)到自平衡的作用，自動調(diào)整每一個光伏電池輸出電壓和電流功能，使每個串聯(lián)電池組件I在電流和電壓失配情況下輸出最大功率。
[0023]請參看圖3所示，本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中的控制電路的控制邏輯為:
[0024]首先檢測Cp C2和C3上的電壓，分別為％、V2和V3,將這三個電壓大小進(jìn)行排序；[0025]若Vi>V2>V3，三個開關(guān)器件T1、T2和T3的占空比分別為
【權(quán)利要求】
1.一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，包括串聯(lián)電池組件，其特征在于，還包括分布式平衡優(yōu)化電路、控制電路和采樣電路，所述串聯(lián)電池組件、所述采樣電路、所述控制電路和所述分布式平衡優(yōu)化電路依次連接，所述分布式平衡優(yōu)化電路和所述采樣電路連接，所述分布式平衡優(yōu)化電路上牽出組件引出線以連接外部組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，其特征在于，所述分布式平衡優(yōu)化電路包括分別與所述串聯(lián)電池組件中電池數(shù)量相等的第一電容和功率管，所述第一電容的兩端和所述功率管的兩端分別與所述串聯(lián)電池組件中的每一個電池對應(yīng)連接，且所述第一電容之間相互串接，所述功率管之間相互串接；每相鄰兩組所述第一電容和所述功率管之間跨接一變壓器；所述串聯(lián)電池組件還與一第二電容并接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件，其特征在于，每個所述功率管由一 NMOS管和一與所述NMOS管對應(yīng)的反并聯(lián)二極管構(gòu)成。
【文檔編號】H02M3/155GK203504493SQ201320526036
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】童立青, 佘遠(yuǎn)漢 申請人:慈溪市源順光電科技有限公司