本發(fā)明涉及一種優(yōu)化器，具體為一種帶直通裝置的三體光伏發(fā)電直流優(yōu)化器，屬于光伏發(fā)電技術領域。

背景技術：

隨著能源的短缺和環(huán)境的污染，太陽能作為一種可再生、無污染的綠色能源越來越被人們所重視，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術得以迅猛發(fā)展。基于優(yōu)化器的光伏發(fā)電系統(tǒng)是其中一種高效的光伏并網(wǎng)方案，主要由光伏組件、直流優(yōu)化器以及并網(wǎng)逆變器三部分組成，系統(tǒng)中每個光伏組件連接一臺直流優(yōu)化器，將優(yōu)化器的輸出端串聯(lián)后再通過集中式逆變器將能量傳遞給電網(wǎng)?；趦?yōu)化器的光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)⒐夥嚵兄薪M串的最大功率點跟蹤解耦為各個組件的最大功率點跟蹤，在解決光伏組件不匹配及部分遮蔽問題的同時，也可以實現(xiàn)組件性能的檢測，方便系統(tǒng)的運營與維護。因為直流優(yōu)化器是系統(tǒng)額外增加的部件，所以對于成本要求非常高，希望盡可能降低成本。目前主要有兩種方式：單體結(jié)構和雙體結(jié)構。

單體結(jié)構是每一個光伏組件連接一個直流優(yōu)化器，即單路輸入，如圖1所示；雙體結(jié)構是每兩個光伏組件連接一個直流優(yōu)化器，即雙路輸入，如圖2所示。

對于單體結(jié)構，由于一對一使用，在大型光伏電站的應用中直流優(yōu)化器的使用數(shù)量會很龐大，單機成本的降低空間不大，所以不能有效降低整個系統(tǒng)成本，大規(guī)模應用優(yōu)勢很弱。另一種單體方式是外部串聯(lián)光伏組件后再接入優(yōu)化器，如圖3所示，這樣做能夠降低優(yōu)化器使用數(shù)，但不能實現(xiàn)獨立MPPT，且兩個組件有一個失效就會導致整個優(yōu)化器不能工作，同時不能監(jiān)測單個組件的性能，另外由于輸入電壓以及功率的加倍，開關的耐壓等級升高，電感、電容等元件的容量等級升高，造成元件選型困難。

對于雙體結(jié)構，有兩路獨立輸入，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立MPPT，且能監(jiān)測單個組件的性能，但電路結(jié)構上是兩個單體的組合，所用電路器件沒有減少，也不能大幅度降低成本，大規(guī)模應用優(yōu)勢不強。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于解決現(xiàn)有技術中經(jīng)濟成本高，系統(tǒng)龐大，不能實現(xiàn)獨立MPPT，穩(wěn)定性差的一種帶直通裝置的三體光伏發(fā)電直流優(yōu)化器，以解決上述背景技術中提出的問題。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案予以實現(xiàn):一種帶直通裝置的三體光伏發(fā)電直流優(yōu)化器，包括監(jiān)測電路模塊和電力轉(zhuǎn)換電路模塊，所述監(jiān)控電路由輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、輔助供電電路、MCU控制器、開關管驅(qū)動電路以及通信電路組成，所述MCU控制器分別與輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、輔助供電電路、開關管驅(qū)動電路以及通信電路電連接，所述輔助供電電路的輸出端分別與輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、MCU控制器、開關管驅(qū)動電路、通信電路，所述輔助供電電路的輸入端與電力轉(zhuǎn)換電路模塊連接，所述電力轉(zhuǎn)換電路模塊還分別與輸入電壓采集電路和輸出電壓電流采集電路連接；所述電力轉(zhuǎn)換電路模塊包括輸入端PV1+/PV1-、輸入端PV2+/PV2-、輸入端PV3+/PV3-、輸出端OUT+/OUT-、輸入電容Cin1/Cin2/Cin3、電流采樣電路CS、功率MOS管開關S1/S2/S3、電感L1/L2、旁路二極管D0、輸出電容Cout1/Cout2、續(xù)流二極管D1/D2/D3以及直通電路裝置1/2，所述輸入端PV1+/PV1-、輸入端PV2+/PV2-以及輸入端PV3+/PV3-分別與光伏組件1、光伏組件2以及光伏組件3對應電連接。

本發(fā)明所述的電力轉(zhuǎn)換電路模塊為第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊或第二電力轉(zhuǎn)換電路模塊。

本發(fā)明所述的第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊中光伏組件1、2和3的輸出端獨立連接第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端PV1+/PV1-、PV2+/PV2-和PV3+/PV3-；PV1+和輸入端PV1-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin1和續(xù)流二極管D1，輸入端PV2+和輸入端PV2-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin2和續(xù)流二極管D2，輸入端PV2+和輸入端PV3+之間分別并聯(lián)輸入電容Cin3和續(xù)流二極管D3；所述輸入端PV1+和輸入端PV2-通過1個電感L1連接，輸入端PV1-和輸入端PV2+通過輸出電容Cout1連接；所述輸入端PV3-與輸入端PV2+直接連接，光伏組件3連接的輸入端PV3+串聯(lián)一個電感L2，光伏組件3連接的輸入端PV3+和輸入端PV3-并聯(lián)一輸出電容Cout2；所述第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸出端OUT+和輸出端OUT-設有連接的旁路二極管D0，且輸出端OUT-串接一個電流采樣電路CS，所述功率MOS管開關S1/S2/S3分別依次串接于輸入端PV1+、輸入端PV2-以及輸入端PV3+上。

本發(fā)明所述的第二電力轉(zhuǎn)換電路模塊中光伏組件1、2和3的輸出端獨立連接第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端PV1+/PV1-、PV2+/PV2-和PV3+/PV3-，PV1+和輸入端PV1-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin1和續(xù)流二極管D1，輸入端PV2+和輸入端PV2-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin2和續(xù)流二極管D2，輸入端PV1-和輸入端PV3-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin3和續(xù)流二極管D3；所述輸入端PV1+和輸入端PV2-通過1個電感L1連接，輸入端PV1-和輸入端PV2+通過輸出電容Cout1連接；所述輸入端PV3+與輸入端PV1-直接連接，光伏組件3連接的輸入端PV3-串聯(lián)一個電感L2，光伏組件3連接的輸入端PV3+和輸入端PV3-并聯(lián)一輸出電容Cout2；所述第二電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸出端OUT+和輸出端OUT-設有連接的旁路二極管D0，且輸出端OUT-串接一個電流采樣電路CS，所述功率MOS管開關S1/S2/S3分別依次串接于輸入端PV1+、輸入端PV2-以及輸入端PV3-上。

本發(fā)明所述的第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊中的輸入端PV1+和輸入端PV2-之間設有直通電路裝置1，所述輸入端PV3+和輸出端OUT+之間設有直通電路裝置2。

本發(fā)明所述的第二電力轉(zhuǎn)換電路模塊中輸入端PV1+和輸入端PV2-之間設有直通電路裝置1，所述輸入端PV3-和輸出端OUT-之間設有直通電路裝置2。

本發(fā)明所述的輸出電壓電流采集電路分別與輸出端OUT+和電流采樣電路CS連接。

本發(fā)明所述的輸入端PV1+、PV2+以及PV3+分別與輸入電壓采集電路和輔助供電電路連接。

本發(fā)明的有益效果是：本明公開了一種三體直流優(yōu)化器，可連接三個光伏板，而同時保持每個光伏板的最大功率點跟蹤功能（MPPT）、數(shù)據(jù)的采集和傳送以及保護關斷；采用三路輸入，其中兩路共用功率電感和輸出電容，三路共用一個旁路電路，共用一個電流采樣電路，共用一個MCU控制器，共用一個通信電路，共用一個輔助供電電路，實現(xiàn)產(chǎn)品成本的降低；同時，采用了兩個直通電路裝置，在優(yōu)化器的控制系統(tǒng)發(fā)生故障失效時，直通裝置會自行連通，確保三路光伏組件能直接接入系統(tǒng)繼續(xù)工作，減少發(fā)電損失，提高發(fā)電系統(tǒng)可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的一種單體結(jié)構直流優(yōu)化器的轉(zhuǎn)換電路示意圖；

圖2為現(xiàn)有的一種雙體結(jié)構直流優(yōu)化器的轉(zhuǎn)換電路示意圖；

圖3為現(xiàn)有的另一種單體結(jié)構直流優(yōu)化器的轉(zhuǎn)換電路示意圖；

圖4為本發(fā)明的第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊下的一種三體結(jié)構直流優(yōu)化器的轉(zhuǎn)換電路示意圖；

圖5為本發(fā)明的第二電力轉(zhuǎn)換電路模塊下的另一種三體結(jié)構直流優(yōu)化器的轉(zhuǎn)換電路示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式進一步的說明，但是下文中的具體實施方式不應當做被理解為對本體發(fā)明的限制。本領域普通技術人員能夠在本發(fā)明基礎上顯而易見地作出的各種改變和變化，應該均在發(fā)明的范圍之內(nèi)。

實施例1

一種帶直通裝置的三體光伏發(fā)電直流優(yōu)化器，包括監(jiān)測電路模塊和電力轉(zhuǎn)換電路模塊，所述監(jiān)控電路由輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、輔助供電電路、MCU控制器、開關管驅(qū)動電路以及通信電路組成，所述MCU控制器分別與輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、輔助供電電路、開關管驅(qū)動電路以及通信電路電連接，所述輔助供電電路的輸出端分別與輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、MCU控制器、開關管驅(qū)動電路、通信電路，所述輔助供電電路的輸入端與電力轉(zhuǎn)換電路模塊連接，所述電力轉(zhuǎn)換電路模塊還分別與輸入電壓采集電路和輸出電壓電流采集電路連接；所述電力轉(zhuǎn)換電路模塊包括輸入端PV1+/PV1-、輸入端PV2+/PV2-、輸入端PV3+/PV3-、輸出端OUT+/OUT-、輸入電容Cin1/Cin2/Cin3、電流采樣電路CS、功率MOS管開關S1/S2/S3、電感L1/L2、旁路二極管D0、輸出電容Cout1/Cout2、續(xù)流二極管D1/D2/D3以及直通電路裝置1/2，所述輸入端PV1+/PV1-、輸入端PV2+/PV2-以及輸入端PV3+/PV3-分別與光伏組件1、光伏組件2以及光伏組件3對應電連接；所述的電力轉(zhuǎn)換電路模塊中光伏組件1、2和3的輸出端獨立連接第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端PV1+/PV1-、PV2+/PV2-和PV3+/PV3-；PV1+和輸入端PV1-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin1和續(xù)流二極管D1，輸入端PV2+和輸入端PV2-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin2和續(xù)流二極管D2，輸入端PV2+和輸入端PV3+之間分別并聯(lián)輸入電容Cin3和續(xù)流二極管D3；所述輸入端PV1+和輸入端PV2-通過1個電感L1連接，輸入端PV1-和輸入端PV2+通過輸出電容Cout1連接；所述輸入端PV3-與輸入端PV2+直接連接，光伏組件3連接的輸入端PV3+串聯(lián)一個電感L2，光伏組件3連接的輸入端PV3+和輸入端PV3-并聯(lián)一輸出電容Cout2；所述第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸出端OUT+和輸出端OUT-設有連接的旁路二極管D0，且輸出端OUT-串接一個電流采樣電路CS，所述功率MOS管開關S1/S2/S3分別依次串接于輸入端PV1+、輸入端PV2-以及輸入端PV3+上，所述的輸入端PV1+和輸入端PV2-之間設有直通電路裝置1，所述輸入端PV3+和輸出端OUT+之間設有直通電路裝置2；所述的輸出電壓電流采集電路分別與輸出端OUT+和電流采樣電路CS連接，所述的輸入端PV1+、PV2+以及PV3+分別與輸入電壓采集電路和輔助供電電路連接，光伏組件1的正極連接的輸入端PV1+和光伏組件2的負極連接的輸入端PV2-通過1個電感L1連接，即兩光伏組件的轉(zhuǎn)換電路輸入共用一個電感L1，同時兩路輸出共用電容Cout1，光伏組件3的負極連接的輸入端PV3-與光伏組件2的正極連接的輸入端PV2+直接連接，光伏組件3獨立使用電感L2和輸出電容Cout2。三路組件共用一個旁路二極管D0，共用一個電流采樣電路CS，共用一個MCU控制器，共用一個通信電路，共用一個輔助供電電路；各電路和元件的共用，相對于三個單體優(yōu)化器大大降低了產(chǎn)品成本，同時為了提高可靠性，直流優(yōu)化器中采用了兩個直通電路裝置1/2，如圖4，直通電路裝置1放置在輸入端PV1+和輸入端PV2-之間，直通電路裝置2放置在輸入端PV3+和輸出端OUT+之間；當優(yōu)化器的控制系統(tǒng)發(fā)生故障失效時，直通電路裝置1和直通電路裝置2會自行連通，確保3路光伏組件能直接接入系統(tǒng)繼續(xù)工作，減少發(fā)電損失，提高直流優(yōu)化器的可靠性。

實施例2

一種帶直通裝置的三體光伏發(fā)電直流優(yōu)化器，包括監(jiān)測電路模塊和電力轉(zhuǎn)換電路模塊，所述監(jiān)控電路由輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、輔助供電電路、MCU控制器、開關管驅(qū)動電路以及通信電路組成，所述MCU控制器分別與輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、輔助供電電路、開關管驅(qū)動電路以及通信電路電連接，所述輔助供電電路的輸出端分別與輸入電壓采集電路、輸出電壓電流采集電路、MCU控制器、開關管驅(qū)動電路、通信電路，所述輔助供電電路的輸入端與電力轉(zhuǎn)換電路模塊連接，所述電力轉(zhuǎn)換電路模塊還分別與輸入電壓采集電路和輸出電壓電流采集電路連接；所述電力轉(zhuǎn)換電路模塊包括輸入端PV1+/PV1-、輸入端PV2+/PV2-、輸入端PV3+/PV3-、輸出端OUT+/OUT-、輸入電容Cin1/Cin2/Cin3、電流采樣電路CS、功率MOS管開關S1/S2/S3、電感L1/L2、旁路二極管D0、輸出電容Cout1/Cout2、續(xù)流二極管D1/D2/D3以及直通電路裝置1/2，所述輸入端PV1+/PV1-、輸入端PV2+/PV2-以及輸入端PV3+/PV3-分別與光伏組件1、光伏組件2以及光伏組件3對應電連接；所述的電力轉(zhuǎn)換電路模塊中光伏組件1、2和3的輸出端獨立連接第一電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端PV1+/PV1-、PV2+/PV2-和PV3+/PV3-，PV1+和輸入端PV1-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin1和續(xù)流二極管D1，輸入端PV2+和輸入端PV2-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin2和續(xù)流二極管D2，輸入端PV1-和輸入端PV3-之間分別并聯(lián)輸入電容Cin3和續(xù)流二極管D3；所述輸入端PV1+和輸入端PV2-通過1個電感L1連接，輸入端PV1-和輸入端PV2+通過輸出電容Cout1連接；所述輸入端PV3+與輸入端PV1-直接連接，光伏組件3連接的輸入端PV3-串聯(lián)一個電感L2，光伏組件3連接的輸入端PV3+和輸入端PV3-并聯(lián)一輸出電容Cout2；所述第二電力轉(zhuǎn)換電路模塊的輸出端OUT+和輸出端OUT-設有連接的旁路二極管D0，且輸出端OUT-串接一個電流采樣電路CS，所述功率MOS管開關S1/S2/S3分別依次串接于輸入端PV1+、輸入端PV2-以及輸入端PV3-上；所述的電力轉(zhuǎn)換電路模塊中輸入端PV1+和輸入端PV2-之間設有直通電路裝置1，所述輸入端PV3-和輸出端OUT-之間設有直通電路裝置2；所述的輸出電壓電流采集電路分別與輸出端OUT+和電流采樣電路CS連接，所述的輸入端PV1+、PV2+以及PV3+分別與輸入電壓采集電路和輔助供電電路連接，光伏組件1的正極連接的輸入端PV1+和光伏組件2的負極連接的輸入端PV2-通過1個電感L1連接，即兩光伏組件的轉(zhuǎn)換電路輸入共用一個電感L1，同時兩路輸出共用電容Cout1，光伏組件3的正極連接的輸入端PV3+與光伏組件1的負極連接的輸入端PV1-直接連接，光伏組件3獨立使用電感L2和輸出電容Cout2。三路組件共用一個旁路二極管D0，共用一個電流采樣電路CS，共用一個MCU控制器，共用一個通信電路，共用一個輔助供電電路，同時為了提高可靠性，直流優(yōu)化器中采用了兩個直通電路裝置1/2，如圖5，兩個直通電路裝置1放置在輸入端PV1+和輸入端PV2-之間，兩個直通電路裝置2放置在輸入端PV3-和輸入端OUT-之間，當優(yōu)化器的控制系統(tǒng)發(fā)生故障失效時，直通電路裝置1和直通電路裝置2會自行連通，確保三路光伏組件能直接接入系統(tǒng)繼續(xù)工作，減少發(fā)電損失，提高直流優(yōu)化器的可靠性。

該種帶直通裝置的三體光伏發(fā)電直流優(yōu)化器，可連接三個光伏板，而同時保持每個光伏板的最大功率點跟蹤功能（MPPT）、數(shù)據(jù)的采集和傳送以及保護關斷。采用三路輸入，其中兩路共用功率電感和輸出電容，三路共用一個旁路電路，共用一個電流采樣電路，共用一個MCU控制器，共用一個通信電路，共用一個輔助供電電路，實現(xiàn)產(chǎn)品成本的降低。同時，采用了兩個直通電路裝置，在優(yōu)化器的控制系統(tǒng)發(fā)生故障失效時，直通裝置會自行連通，確保3路光伏組件能直接接入系統(tǒng)繼續(xù)工作，減少發(fā)電損失，提高發(fā)電系統(tǒng)可靠性，同時該優(yōu)化器主功率電路是以BUCK拓撲結(jié)構做的示意圖說明，這里也適用其它拓撲，譬如，BOOST、BUCK-BOOST等等。