一种功率优化器的过温保护方法及控制器与流程

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种功率优化器的过温保护方法及控制器。

背景技术：

随着技术的进步和发展，功率优化器的发展越来越成熟，功率优化器也越来越受到人们的关注；其应用系统如图1所示，光伏组件直接连接功率优化器，实现组件级的功率优化，最大可能的实现发电量的提升。

在功率优化器的工作过程中，为了避免功率器件过温导致功率优化器关机、进而影响系统运行的稳定性和可靠性，现有技术一般为每个功率优化器设置与其拓扑内半桥个数相同的温度传感器，通过相应的温度检测，采用数字控制芯片进行相关的控制，即当检测得到的温度大于某阈值时，触发过温保护或者功率降额运行。

但是，如图1所示的级联型光伏发电系统，由于其逆变器接收多个功率优化器的串联输出电能，即一拖多功率优化器，导致电站级应用的系统内需要的温度传感器数量较大，温度采样成本高。

技术实现要素：

本发明提供一种功率优化器的过温保护方法及控制器，以解决现有技术中温度采样成本高的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种功率优化器的过温保护方法，应用于光伏发电系统中功率优化器的控制器，所述光伏发电系统中包括一一对应设置的n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，n为正整数；或者，所述光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，m为大于1的正整数，s为小于m的正整数；所述功率优化器的过温保护方法包括：

根据接收到的电压采样信息，确定功率优化器的工作状态；

根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值；

判断检测得到的功率优化器的温度是否大于所述过温保护阈值；

若检测得到的所述功率优化器的温度大于所述过温保护阈值，则执行相应的过温保护动作。

优选的，若所述光伏发电系统中包括n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，则所述根据接收到的电压采样信息，确定功率优化器的工作状态，包括：

根据接收到的电压采样信息，将n个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

若输入电压大于输出电压，则确定相应功率优化器工作于降压模式；

若输入电压小于输出电压，则确定相应功率优化器工作于升压模式。

优选的，若所述光伏发电系统中包括n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，则所述根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值，包括：

若功率优化器工作于降压模式，则设定第一阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

若功率优化器工作于升压模式，则设定第二阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

其中，若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的buck半桥区域，则所述第一预设大于所述第二阈值；若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的boost半桥区域，则所述第一预设小于所述第二阈值。

优选的，若所述光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，则所述根据接收到的电压采样信息，确定功率优化器的工作状态，包括：

根据接收到的电压采样信息，将m个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

若输入电压大于输出电压，则确定相应功率优化器工作于降压模式。

优选的，若所述光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，则所述根据所述功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值，包括：

若x个功率优化器工作于降压模式，则设定第三阈值作为x个功率优化器的过温保护阈值；

其中，x为正整数，且所述第三阈值与x同比例增大或减小。

一种功率优化器的控制器，应用于光伏发电系统，所述光伏发电系统中包括一一对应设置的n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，n为正整数；或者，所述光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，m为大于1的正整数，s为小于m的正整数；所述功率优化器的控制器包括：

状态确定单元，用于根据接收到的电压采样信息，确定功率优化器的工作状态；

阈值设定单元，用于根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值；

判断单元，用于判断检测得到的功率优化器的温度是否大于所述过温保护阈值；

过温保护单元，用于若检测得到的功率优化器的温度大于所述过温保护阈值，则执行相应的过温保护动作。

优选的，若所述光伏发电系统中包括n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，则所述状态确定单元包括：

第一比较模块，用于根据接收到的电压采样信息，将相应功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

第一确定模块，用于若输入电压大于输出电压，则确定相应功率优化器工作于降压模式；若输入电压小于输出电压，则确定相应功率优化器工作于升压模式。

优选的，若所述光伏发电系统中包括n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，则所述阈值设定单元用于根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值时，具体用于：

若功率优化器工作于降压模式，则设定第一阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

若功率优化器工作于升压模式，则设定第二阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

其中，若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的buck半桥区域，则所述第一预设大于所述第二阈值；若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的boost半桥区域，则所述第一预设小于所述第二阈值。

优选的，若所述光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和一个温度传感器，则所述状态确定单元包括：

第二比较模块，用于根据接收到的电压采样信息，将m个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

第二确定模块，用于若输入电压大于输出电压，则确定相应功率优化器工作于降压模式。

优选的，若所述光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，则所述阈值设定单元用于根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值时，具体用于：

若x个功率优化器工作于降压模式，则设定第三阈值作为x个功率优化器的过温保护阈值；

其中，x为正整数，且所述第三阈值与x同比例增大或减小。

本发明提供的所述功率优化器的过温保护方法，区别于现有技术中恒定不变的过温保护阈值，首先根据功率优化器不同的工作状态，为其设定相应的过温保护阈值，并在功率优化器的温度超过该过温保护阈值时，才触发相应的过温保护动作；使得n个buck-boost型的功率优化器组成的光伏发电系统中，只需要为每个功率优化器设置一个温度传感器即可，相比现有技术减少了一半数量的温度传感器；而m个buck型的功率优化器组成的光伏发电系统中，只需要为全部功率优化器设置小于m的任意s个温度传感器即可，相比现有技术也可以自由选择s的大小进而减少温度传感器的数量，降低温度采样成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的级联型光伏发电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的光伏发电系统的直流部分结构示意图；

图3是本发明实施例提供的光伏发电系统的直流部分结构示意图；

图4是本发明实施例提供的光伏发电系统的直流部分结构示意图；

图5是本发明实施例提供的功率优化器的过温保护方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的功率优化器的过温保护方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的功率优化器的过温保护方法的流程图；

图8是本发明另一实施例提供的功率优化器的控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种功率优化器的过温保护方法，以解决现有技术中温度采样成本高的问题。

该功率优化器的过温保护方法，应用于光伏发电系统中功率优化器的控制器，该光伏发电系统中包括一一对应设置的n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，n为正整数；n为1时，该光伏发电系统直流部分的连接关系可以参见图2；n为大于1的正整数时，该光伏发电系统直流部分的连接关系可以参见图3。或者，光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，m为大于1的正整数，s为小于m的正整数；图4以m＝2为例进行展示，此时s＝1；其他情况下，s可以取任意小于m的值，比如m为22时，s可以取11，并且11个温度传感器均匀设置于22个功率优化器之间，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

参见图5，该功率优化器的过温保护方法包括：

s101、根据接收到的电压采样信息，确定功率优化器的工作状态；

以图2为例进行说明，光伏发电系统中为了使控制器实现其相应的控制功能，除了温度传感器之外，还需要设置相应的温度采样调理单元、pv侧电压采样调理单元、输出电压采样调理单元、电流采样调理单元及功率器件驱动单元，其各自的功能与现有技术相同，此处不再一一赘述。该控制器可以采用数字控制芯片来实现，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

对于图2和图3所示的光伏发电系统，优选的，参见图6，步骤s101具体包括：

s211、根据接收到的电压采样信息，将n个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

若输入电压大于输出电压，则执行步骤s212；若输入电压小于输出电压，则执行步骤s213；

s212、确定相应功率优化器工作于降压模式；

s213、确定相应功率优化器工作于升压模式。

具体的，在图2所示的光伏发电系统中，通过对其功率优化器的输入输出电压进行采样和比较，确定该功率优化器工作于何种模式。在图3所示的光伏发电系统中，通过对各个功率优化器的输入输出电压进行采样和相应比较，能够分别确定各个功率优化器工作于何种模式。

对于图4所示的光伏发电系统，优选的，参见图7，步骤s101具体包括：

s311、根据接收到的电压采样信息，将m个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

若输入电压大于输出电压，则执行步骤s312；

s312、确定相应功率优化器工作于降压模式。

具体的，在图4所示的光伏发电系统中，通过对各个功率优化器的输入输出电压进行采样和比较，确定各个功率优化器是否工作于降压模式，也即确定各个buck型的功率优化器是否运行。

s102、根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值；

对于图2和图3所示的光伏发电系统，优选的，参见图6，步骤s102具体包括：

若功率优化器工作于降压模式，则执行步骤s221；若功率优化器工作于升压模式，则执行步骤s222；

s221、设定第一阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

s222、设定第二阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

其中，若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的buck半桥区域，则第一预设大于第二阈值；若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的boost半桥区域，则第一预设小于第二阈值。

具体的，在图2所示的光伏发电系统中，其功率优化器包括一个buck半桥和一个boost半桥；其温度传感器可以设置于buck半桥内的功率器件s1和s2附近，即buck半桥区域；或者其温度传感器也可以设置于boost半桥内的功率器件s3和s4附近，即boost半桥区域。

以其温度传感器设置于buck半桥区域为例进行说明：若该功率优化器工作于降压模式，则其buck半桥内的功率器件s1和s2处于高频开关状态，其boost半桥内的功率器件s3恒关断，s4恒导通；该模式下，其buck半桥内的功率器件发热程度将远大于boost半桥内的功率器件；当温度传感器检测得到的温度大于第一阈值时，需要触发过温保护动作。同理，若该功率优化器工作于升压模式，则其boost半桥内的功率器件发热程度将远大于buck半桥内的功率器件；虽然此时温度传感器位于buck半桥区域，但boost半桥内的功率器件发出的热量可以通过传导和辐射传递，使boost半桥内的功率器件的温度传递至buck半桥区域，buck半桥区域的整体温度会随着boost半桥内的功率器件的发热量的增加而上升，当温度传感器检测得到的温度大于第二阈值时，即需要触发过温保护动作。此时，该功率优化器的过温保护阈值将不再是一个固定不变的值，而是根据温度传感器的设置位置结合相应的工作模式来确定的不同过温保护阈值，即第一阈值和小于第一阈值的第二阈值。在具体的实际应用中，可以根据温度传感器与两个半桥内的隔离器件的热量传输距离对第一阈值和第二阈值进行具体设定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。同理，温度传感器设置于boost半桥区域的情况与上述原理相同，此处不再赘述。

对于图3所示的一拖多buck-boost型的功率优化器，同样根据相应的工作模式来确定不同的过温保护值，不需要为每个buck半桥和boost半桥均配置一个温度传感器，温度传感器的数量相比现有技术减少了一般，降低了系统温度采样成本。

对于图4所示的光伏发电系统，优选的，参见图7，步骤s102具体包括：

若x个功率优化器工作于降压模式，则设定第三阈值作为x个功率优化器的过温保护阈值；

其中，x为正整数，且第三阈值与x同比例增大或减小。

对于buck型的功率优化器拓扑，其仅能实现降压，工作模式单一，所以对于一拖一的buck型的功率优化器，只需要一个温度传感器进行相关温度控制；对于一拖多的buck型的功率优化器，如图4所示的一拖二buck型的功率优化器，也可以应用一个温度传感器进行相应的温度采样，显然，两个功率优化器均运行时的过温保护阈值应当大于一个功率优化器运行时的过温保护阈值。当系统中的功率优化器个数更多时，其相应设定的过温保护阈值将随之增大。对于一拖多buck型的功率优化器，可以在每两个功率优化器之间设置一个温度传感器，也可以只应用一个温度传感器来进行相应的温度采样，极大的降低了系统成本。

s103、判断检测得到的功率优化器的温度是否大于过温保护阈值；

若检测得到的功率优化器的温度大于过温保护阈值，则执行步骤s104；

s104、执行相应的过温保护动作。

该过温保护动作可以是调节相应半桥内功率器件的占空比，使相应光伏组件的输出偏离最大功率点，进而实现功率优化器的降额输出；此处并不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

若检测得到的功率优化器的温度小于等于过温保护阈值，则控制相应功率优化器继续正常工作即可，使相应光伏组件在最大功率点进行功率输出。

本发明提供的功率优化器的过温保护方法，区别于现有技术中恒定不变的过温保护阈值，首先根据功率优化器不同的工作状态，为其设定相应的过温保护阈值，并在功率优化器的温度超过该过温保护阈值时，才触发相应的过温保护动作；使得n个buck-boost型的功率优化器组成的光伏发电系统中，无论是一拖一功率优化器还是一拖多功率优化器，只需要为每个功率优化器设置一个温度传感器即可，相比现有技术减少了一半数量的温度传感器；而m个buck型的功率优化器组成的光伏发电系统中，只需要为全部功率优化器设置小于m的任意s个温度传感器即可，相比现有技术也可以自由选择s的大小进而减少温度传感器的数量，降低温度采样成本。并且，减少了温度传感器的同时，有利于简化pcb(printedcircuitboard，印制电路板)的布局，利于功率优化器的广泛应用。

本发明另一实施例还提供了一种功率优化器的控制器，应用于光伏发电系统，该光伏发电系统中包括一一对应设置的n个buck-boost型的功率优化器和n个温度传感器，n为正整数；n为1时，该光伏发电系统直流部分的连接关系可以参见图2；n为大于1的正整数时，该光伏发电系统直流部分的连接关系可以参见图3。或者，光伏发电系统中包括m个buck型的功率优化器和s个温度传感器，m为大于1的正整数，s为小于m的正整数；图4以m＝2为例进行展示，此时s＝1；其他情况下，s可以取任意小于m的值，比如m为22时，s可以取11，并且11个温度传感器均匀设置于22个功率优化器之间，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

该功率优化器的控制器，参见图8，包括：

状态确定单元101，用于根据接收到的电压采样信息，确定功率优化器的工作状态；

阈值设定单元102，用于根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值；

判断单元103，用于判断检测得到的功率优化器的温度是否大于过温保护阈值；

过温保护单元104，用于若检测得到的功率优化器的温度大于过温保护阈值，则执行相应的过温保护动作。

对于图2或图3所示的光伏发电系统，优选的，状态确定单元101包括：

第一比较模块，用于根据接收到的电压采样信息，将n个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

第一确定模块，用于若输入电压大于输出电压，则确定相应功率优化器工作于降压模式；若输入电压小于输出电压，则确定相应功率优化器工作于升压模式。

优选的，阈值设定单元102用于根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值时，具体用于：

若功率优化器工作于降压模式，则设定第一阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

若功率优化器工作于升压模式，则设定第二阈值作为相应功率优化器的过温保护阈值；

其中，若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的buck半桥区域，则第一预设大于第二阈值；若n个温度传感器一一对应设置于n个功率优化器的boost半桥区域，则第一预设小于第二阈值。

对于图4所示的光伏发电系统，优选的，状态确定单元101包括：

第二比较模块，用于根据接收到的电压采样信息，将m个功率优化器的电压采样信息中的输入电压与输出电压进行比较；

第二确定模块，用于若输入电压大于输出电压，则确定相应功率优化器工作于降压模式。

优选的，阈值设定单元102用于根据功率优化器的工作状态，设定过温保护阈值时，具体用于：

若x个功率优化器工作于降压模式，则设定第三阈值作为x个功率优化器的过温保护阈值；

其中，x为正整数，且第三阈值与x同比例增大或减小。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。