结构上改进的光伏功率转换器制造技术

本发明专利技术公开一种结构上改进的光伏功率转换器，包括：输入端；开关组件；输出端；输出电流检测电阻。在所述输出电流检测电阻上并联接入输出电流检测和放大电路，以对光伏功率转换器的输出电流进行检测和放大，以得到输出电流检测信号；在所述开关组件之后并联接入输出电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输出电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输出电压检测信号；在输入端上并联接入输入电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输入电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输入电压检测信号。所述光伏功率转换器进一步包括控制器，基于上述检测信号，采用最大功率点跟踪方法对所述开关组件进行开关切换的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电，更具体地涉及光伏系统中的一种结构上改进的光伏功率转换器。
技术介绍
近年来，随着全世界范围和中国市场的光伏发电系统的大规模普及，光伏发电已经成为新能源领域内的佼佼者。图1是光伏发电系统的示意图。如图1所示，典型的电站光伏发电系统主要分为两个部分：多条光伏组串和汇流逆变。汇流逆变的功能是把多条光伏组串中产生的电能进行汇集、逆变和并网输出。多条光伏组串形成的光伏组件阵列是接受阳光照射和发电的单元，其中光伏组件先串后并，连接到汇流箱内，进行电能的产生和发送。光伏电站经常会采用最大功率点跟踪技术来提高电站的发电效率。最大功率点跟踪技术帮助光伏系统时时工作在最大输出功率点附近。这个功能通常有两种实现方法，一种是将最大功率点跟踪技术集成在汇流逆变部分，比如让逆变器工作在最大功率点上，从组串中抽取最大功率。另一种是将最大功率点跟踪技术分散到各组件，通过单个组件的光伏功率转换器完成最大功率点跟踪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种技术来实现光伏功率转换器中的最大功率点跟踪技术。基于在光伏功率转换器中检测到的输出电流检测信号、输出电压检测信号以及输入电压检测信号，采用最大功率点跟踪方法对光伏功率转换器的开关组件进行开关切换的控制，从而实现最大功率点跟踪功能，完成光伏组件输出电流的匹配、最大功率点跟踪等特性的优化。本专利技术所要保护的是一种光伏功率转换器，包括：输入端，其接收由电源组件提供的输入电力；开关组件，用于根据控制进行开关切换，将电力从输入端转移到输出端；输出端，用于输出电力至负载；输出电流检测电阻，连接在开关组件与输出端的各自的接地节点之间。其中，在所述输出电流检测电阻上并联接入输出电流检测和放大电路，以对光伏功率转换器的输出电流进行检测和放大，以得到输出电流检测信号；在所述开关组件和所述输出电流检测电阻之后并联接入输出电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输出电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输出电压检测信号；在输入端上并联接入输入电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输入电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输入电压检测信号。其中，所述光伏功率转换器进一步包括控制器，基于所述输出电流检测信号、所述输出电压检测信号以及所述输入电压检测信号，采用最大功率点跟踪方法对所述开关组件进行开关切换的控制。优选地，所述开关组件包括：第一晶体管开关，串联在输入端和输出端的各自的电压节点之间；第二晶体管开关，并联在第一晶体管开关与输出端相连接的节点和输入端的接地节点之间。优选地，所述输出电流检测和放大电路包括：运算放大器，其正相输入端连接至所述输出电流检测电阻与输出端相连接的节点，其接地端连接到所述开关组件的接地节点；第一电阻，其连接在运算放大器的反相输入端和所述输出电流检测电阻与开关组件相连接的节点之间；第二电阻，其连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。其中，从所述运算放大器的输出端向所述控制器发送所述输出电流检测信号。优选地，所述输出电压比例缩小、滤波和采样电路包括：第一电阻；第二电阻，所述第一电阻和第二电阻依次串联在开关组件的电压节点和接地节点之间；第一电容，并联在第二电阻上。其中，从第一电阻和第二电阻相连接的节点向所述控制器发送所述输出电压检测信号。优选地，所述输出电压比例缩小、滤波和采样电路进一步包括：第三电阻；第二电容。其中，所述第三电阻一端连接到第一电阻和第二电阻相连接的节点，第二电容连接在第三电阻的另一端与开关组件的接地节点之间，从第三电阻的另一端向所述控制器发送所述输出电压检测信号。优选地，所述输入电压比例缩小、滤波和采样电路包括：第一电阻；第二电阻，所述第一电阻和第二电阻依次串联在输入端的电压节点和接地节点之间；第一电容，并联在第二电阻上。其中，从第一电阻和第二电阻相连接的节点向所述控制器发送所述输入电压检测信号。优选地，所述光伏功率转换器进一步包括LC滤波电路，置于开关组件和输出端之间，其中，所述LC滤波电路的电感采用所述光伏功率转换器所在的光伏系统中的寄生电感，而所述LC滤波电路的电容采用所述光伏系统中的逆变器输入电容和寄生电容。根据本专利技术的技术，可以实现最大功率点跟踪功能，完成光伏组件输出电流的匹配、最大功率点跟踪等特性的优化。附图说明下面参考附图结合实施例说明本专利技术。在附图中：图1是光伏发电系统的示意图。图2图示说明了光伏功率转换器的原理。图3图示说明了现有技术的Buck降压型转换器拓扑。图4是根据本专利技术的光伏功率转换器。图5是示例的输出电流检测和放大电路。图6是示例的输出电压比例缩小、滤波和采样电路。图7是示例的输入电压比例缩小、滤波和采样电路。图8是示例的最大功率点跟踪算法实现的原理图。具体实施方式下面将结合附图来详细解释本专利技术的具体实施例。光伏功率转换器的基本原理是通过一定方式的转换，使得原来电流不完全匹配的组件，实现实时电流匹配，从而消除了组串中各组件的发电能力不匹配现象，提高了系统的整体发电量。这种发电量的提升时时刻刻都存在，在光伏电站20-30年的寿命中产生的经济效益和回报非常可观。图2图示说明了光伏功率转换器的原理。功率转换器也可能做成二合一，四合一等多种组合，也就是说，基于减低成本等原因，将两个、三个、四个等光伏组件各自的功率转换器经过串联、并联等组合整合在一起用于节省壳体、线缆等。或者也可能是将两个、三个、四个等光伏组件先进行串联或并联等组合，再用一个功率转换器进行转换。这样的组合方式可能有多种，也不一定会限于数目二、三、四等，但是其组合的个体或整体仍旧采用本专利的功率转换器方案。以上应用场景都属于本专利技术的范畴。光伏功率转换器的本质，是通过改变光伏组件的电压电流出口特性，实现特定的功能，如输出电流匹配，最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)等。光伏功率转换器的有升压型，降压型和升降压型等。本专利技术讨论的是一种降压型的架构。图3图示说明了现有技术的Buck降压型转换器拓扑。图3中Vin是输入端电压(输入端一般接有输入电容Cin，如图4所示，但图3中省略了)，Q1和Q2是开关，电感LO和电容CO构成滤波电路，Vout是输出端电压，接入负载。当该架构用于光伏功率转换器时，重新做了重大调整，适用于光伏应用环境。图4是根据本专利技术的光伏功率转换器。也就是说，图4是图3针对光伏应用环境改进后的架构。首先，图3中的电感LO和电容CO在图4的架构中不再使用元件。其中LO采用光伏系统中接线和回路等产生的寄生电感等代替，CO采用逆变器输入电容和光伏系统中其他寄生电容等代替。因为不再使用元件，且出于简化的需要，图4中没有示出电感LO和电容CO。但本领域技术人员应该理解，这样的LC滤波电路是实际存在的，如果一定要在电路图中示出，其置于开关组件Q1和Q2和输出端之间，如图3中所示。如图4所示，根据本专利技术的光伏功率转换器400包括：输入端，其接收由电源组件(例如光伏组件、子串或电池片)提供的输入电力；开关组件401，在图4中示出为Q1和Q2两个晶体管开关，用于根据控制进行开关切换，将电力从输入端转移到输出端；输出端，用于输出电力至负载(未示出)。所述开关组件401在图4中示出为包括：第一晶体管开关Q1，串联在输入端和输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏功率转换器，包括：输入端，其接收由电源组件提供的输入电力；开关组件，用于根据控制进行开关切换，将电力从输入端转移到输出端；输出端，用于输出电力至负载；输出电流检测电阻，连接在开关组件与输出端的各自的接地节点之间，其中，在所述输出电流检测电阻上并联接入输出电流检测和放大电路，以对光伏功率转换器的输出电流进行检测和放大，以得到输出电流检测信号，在所述开关组件和所述输出电流检测电阻之后并联接入输出电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输出电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输出电压检测信号，在输入端上并联接入输入电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输入电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输入电压检测信号，其中，所述光伏功率转换器进一步包括控制器，基于所述输出电流检测信号、所述输出电压检测信号以及所述输入电压检测信号，采用最大功率点跟踪方法对所述开关组件进行开关切换的控制。

【技术特征摘要】
1.一种光伏功率转换器，包括：输入端，其接收由电源组件提供的输入电力；开关组件，用于根据控制进行开关切换，将电力从输入端转移到输出端；输出端，用于输出电力至负载；输出电流检测电阻，连接在开关组件与输出端的各自的接地节点之间，其中，在所述输出电流检测电阻上并联接入输出电流检测和放大电路，以对光伏功率转换器的输出电流进行检测和放大，以得到输出电流检测信号，在所述开关组件和所述输出电流检测电阻之后并联接入输出电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输出电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输出电压检测信号，在输入端上并联接入输入电压比例缩小、滤波和采样电路，用于对输入电压进行比例缩小、滤波和采样，以得到输入电压检测信号，其中，所述光伏功率转换器进一步包括控制器，基于所述输出电流检测信号、所述输出电压检测信号以及所述输入电压检测信号，采用最大功率点跟踪方法对所述开关组件进行开关切换的控制。2.如权利要求1所述的光伏功率转换器，其中，所述开关组件包括：第一晶体管开关，串联在输入端和输出端的各自的电压节点之间；第二晶体管开关，并联在第一晶体管开关与输出端相连接的节点和输入端的接地节点之间。3.如权利要求1所述的光伏功率转换器，其中，所述输出电流检测和放大电路包括：运算放大器，其正相输入端连接至所述输出电流检测电阻与输出端相连接的节点，其接地端连接到所述开关组件的接地节点；第一电阻，其连接在运算放大器的反相输入端和所述输出电流检测电阻与开...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，王强文，
申请(专利权)人：东莞市清能光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44