一种集成数据通信功能的光伏优化器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种集成数据通信功能的光伏优化器，该光伏优化器采用功率/数据双调制策略控制的DC/DC变换器，可在不改变传统光伏优化器功率电路拓扑的前提下，通过在传统功率调节环节叠加通信信号载波，将数据调制注入光伏系统直流母线；接收端通过对输出电压采样和相应的DFT算法将数据解码，从而实现各个光伏优化器和逆变器之间的通信。对比传统的现有技术方案，本发明方法可在不增加电路体积和成本的基础上，利用通信功能，协调各个光伏优化器和逆变器的工作，提高光伏发电系统在复杂光照条件下的发电效率。
【专利说明】一种集成数据通信功能的光伏优化器
【技术领域】
[0001] 本发明属于光伏发电及物联网通信【技术领域】，具体涉及一种集成数据通信功能的 光伏优化器。
【背景技术】
[0002] 太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、适合分布式发电等特点，已成为世界新能 源发展的热点和趋势。在光伏系统中，最大功率输出控制以及故障检测是当前国内外的一 个研究热点。常见的光伏发电系统一般由多个光伏组件经串/并联构成一个光伏阵列，输 出400?800V的直流电压后经逆变器并网发电。
[0003] 众所周知，光伏电池的物理特性由半导体材料决定，其基本工作原理是光伏效应， 即当一定能量的光线照射光伏电池时，半导体材料吸收能量，发生电子跃迁，其内部能传导 电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生电动势和电流。根据光伏电池物理特性 及其等效电路，可以建立光伏电池的数学模型，如下：
【权利要求】
1. 一种集成数据通信功能的光伏优化器，包括DC-DC变换器、信号采样与调理电路、数 字控制器和驱动电路；其特征在于： 所述的DC-DC变换器一方面对光伏组件的输出电压进行变换，以达到最大功率输出， 另一方面通过调制向输出端口发送数字信息； 所述的信号采样与调理电路用于采集光伏组件的输出电压和输出电流以及DC-DC变 换器输出端口的电压，并对输出端口的电压进行滤波得到其中的纹波电压，进而将所述的 输出电压、输出电流和纹波电压输出至数字控制器； 所述的数字控制器在光伏优化器通信时，根据待发送的数据为〇或1通过调制算法计 算出对应的扰动量，并在内部功率调节环的输出端或给定参考功率上叠加所述的扰动量以 确定最终的调制波信号，进而使所述的调制波信号与给定的功率载波信号比较，生成DC-DC 变换器的控制信号以实现功率与通信数据的双调制控制； 所述的驱动电路用于对所述的控制信号进行功率放大后以驱动控制DC-DC变换器。
2. 根据权利要求1所述的光伏优化器，其特征在于：所述的数字控制器包括以下硬件 或软件功能模块： 采样信号处理模块，对所述的输出电压和输出电流进行AD采样并计算光伏组件的输 出功率，对所述的纹波电压进行傅里叶变换以得到纹波电压的频谱信息； 通信载波调制模块，在光伏优化器对外发送信息时，根据待发送的数据为〇或1通过调 制算法计算出对应的扰动量； 最大功率跟踪模块，用于根据输出功率利用最大功率跟踪算法确定功率调节的控制 量，使所述的扰动量与控制量相叠加得到调制波信号；或使所述的扰动量与给定的参考功 率相叠加后，进而根据输出功率利用最大功率跟踪算法计算得到调制波信号； 控制信号生成模块，用于使所述的调制波信号与给定的功率载波信号比较，生成DC-DC 变换器的控制信号； 接收解码模块，在光伏优化器接收信息时，对所述的频谱信息进行解码识别以还原发 送设备传递的数据。
3. 根据权利要求1或2所述的光伏优化器，其特征在于：所述的调制算法采用固定占 空比改变开关频率的调制方法，或采用固定开关频率在功率给定的占空比基础上叠加扰动 的调制方法。
4. 根据权利要求1所述的光伏优化器，其特征在于：所述的DC-DC变换器采用Buck电 路、Boost电路或Buck-Boost电路。
5. 根据权利要求1所述的光伏优化器，其特征在于：所述的数字控制器采用DSP、MCU、 FPGA 或 CPLD。
6. 根据权利要求1所述的光伏优化器，其特征在于：所述的数字控制器在光伏优化器 不通信时，采用传统的PID控制算法或MPPT控制算法进行功率调节，以对DC-DC变换器进 行控制。
【文档编号】H02S40/30GK104065336SQ201410293455
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】杜进, 王睿驰, 胡斯登, 吴建德, 何湘宁 申请人:浙江大学