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】本發(fā)明公開(kāi)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。本發(fā)明針對(duì)串聯(lián)光伏電池組，增加了一個(gè)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(shí)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(shuō)明】一種智能自平衡光伏串聯(lián)電池組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)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(jì)為15年，而光伏電池組件的壽命更長(zhǎng) 一般超過(guò)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(shí)間的衰退(每年以〇. 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(lái)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(wèn)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(wèn)題會(huì)造成光伏發(fā)電效 率低于理論值15%-20%，例如，當(dāng)一個(gè)太陽(yáng)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(huì)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(shí) 長(zhǎng)時(shí)間陰影遮擋會(huì)引起的旁路二極管過(guò)流、過(guò)溫?fù)p害及壽命降低，嚴(yán)重的會(huì)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。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明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] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -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?cái)?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(gè)電池對(duì)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(gè)所述功率管由一 NM0S管和一與所 述NM0S管對(duì)應(yīng)的反并聯(lián)二極管構(gòu)成。
[0008] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0009] 針對(duì)串聯(lián)光伏電池組，增加了 一個(gè)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(shí)存在的電路也能夠反向?qū)?，增加反?續(xù)流能力，能提商光伏電池組件的壽命和可罪性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明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是本發(fā)明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是本發(fā)明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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明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1中電池?cái)?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1中的每一個(gè)電池對(duì)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1還與一第二電容并接。
[0016] 每個(gè)功率管由一 NM0S管和一與NM0S管對(duì)應(yīng)的反并聯(lián)二極管構(gòu)成，NM0S管的源極 與二極管的正極連接，NM0S管的漏極與二極管的負(fù)極連接。
[0017] 在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，第一電容為三個(gè)，分別為(^、(：2和C3，功率管也有三個(gè)，分 別為?\、T 2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U和L2，串聯(lián)電 池組件1還與第二電容C d。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(shí)，Q，C2和C3上的電壓也 不平衡。
[0019] 首先?\管工作，Ci，?\和Li的原邊工作，電流從Ci流向Li原邊，由于Li的耦合作 用，U副邊的電流通過(guò)τ 3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(shí)，C2, T2和L2的原邊工作，電流從C2流向L2原邊，由于L 2的耦合 作用，L2副邊的電流通過(guò)τ3管的內(nèi)置二極管導(dǎo)通向c 3充電。
[0021] 當(dāng)T3導(dǎo)通工作時(shí)，C3, T3和L1和L2的副邊工作，電流從C3流向Q和L2的副邊，由 于U和L 2的耦合作用，Q原邊的電流通過(guò)?\管的內(nèi)置二極管導(dǎo)通向Q充電，L2原邊的電 流通過(guò)T 2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(gè)輸出電壓穩(wěn)定。
[0022] 這樣電路中的三個(gè)開(kāi)關(guān)器件I\、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(dòng)調(diào)整每一個(gè)光伏電池輸出電壓和電流功能，使每個(gè)串聯(lián)電池組件1在電流和電 壓失配情況下輸出最大功率。
[0023] 請(qǐng)參看圖3所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的控制電路的控制邏輯為：
[0024] 首先檢測(cè)Q、C2和C3上的電壓，分別為％、V2和V 3，將這三個(gè)電壓大小進(jìn)行排序；
[0026]
[0025] 若Vi>V2>V3，三個(gè)開(kāi)關(guān)器件?\、T 2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?cái)?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(gè)電池對(duì)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(gè)所述功率管 由一 NMOS管和一與所述NMOS管對(duì)應(yīng)的反并聯(lián)二極管構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK104143955SQ201310378698
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:慈溪市源順光電科技有限公司