一种智能自平衡光伏串联电池组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能自平衡光伏串联电池组件，包括串联电池组件，还包括分布式平衡优化电路、控制电路和采样电路，所述串联电池组件、所述采样电路、所述控制电路和所述分布式平衡优化电路依次连接，所述分布式平衡优化电路和所述采样电路连接，所述分布式平衡优化电路上牵出组件引出线以连接外部组件。本发明针对串联光伏电池组，增加了一个分布式自平衡优化电路，可实现从光伏电池，平衡优化电路和并网逆变电路的最大效率转化，同时存在的电路也能够反向导通，增加反向续流能力，能提高光伏电池组件的寿命和可靠性。
【专利说明】一种智能自平衡光伏串联电池组件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能光伏电池组件领域，尤其涉及一种智能自平衡光伏串联电池组 件。
【背景技术】
[0002] 目前，光伏发电系统的运行年限一般都设计为15年，而光伏电池组件的寿命更长 一般超过25年，希望在其生命周期内发挥最大的效果。而在实际光伏发电系统中，光伏电 池随时间的衰退(每年以〇. 5%_1%退化）以及外在环境因素(光伏阴影遮挡）使得光伏组件 或组件之间输出电压、电流失配，从而导致光伏组件的发电效率和寿命下降。现在研究表 明，由于光伏电池本身不均衡性（RP不同，包括：材料、封装技术和光学损失）导致光伏组件 失配的造成效率损失约为10%?15%。而安装环境中的光伏阴影遮挡，不仅使光伏组件内部 严重失配，并使傍路二极管的热能耗散令光伏组件性能加速退化，给光伏组件带来诸多如 输出功率急剧减小、"热斑效应"、最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT) 技术失效等问题。从实际并网电站的应用中，光伏系统中光伏遮阴问题会造成光伏发电效 率低于理论值15%-20%，例如，当一个太阳能光伏光伏电站中大约有10%的电池板受阴影遮 挡，在极端情况下会造成光伏电站60%的功率损失，平均造成的功率损失在30%左右。同时 长时间阴影遮挡会引起的旁路二极管过流、过温损害及寿命降低，严重的会导致光伏电池 板烧毁，引起火灾。因此，平衡光伏组件的电压和电流失配输出是提高光伏系统利用效率较 直接有效的方法。
【发明内容】
[0003] 针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种智能自平衡光伏串联电池组件， 以平衡光伏组件内串联电池组输出电压、电流失配，提高光伏系统利用效率。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
[0005] -种智能自平衡光伏串联电池组件，包括串联电池组件，其中，还包括分布式平衡 优化电路、控制电路和采样电路，所述串联电池组件、所述采样电路、所述控制电路和所述 分布式平衡优化电路依次连接，所述分布式平衡优化电路和所述采样电路连接，所述分布 式平衡优化电路上牵出组件引出线以连接外部组件。
[0006] 上述智能自平衡光伏串联电池组件，其中所述分布式平衡优化电路包括分别与所 述串联电池组件中电池数量相等的第一电容和功率管，所述第一电容的两端和所述功率管 的两端分别与所述串联电池组件中的每一个电池对应连接，且所述第一电容之间相互串 接，所述功率管之间相互串接；每相邻两组所述第一电容和所述功率管之间跨接一变压器； 所述串联电池组件还与一第二电容并接。
[0007] 上述智能自平衡光伏串联电池组件，其中，每个所述功率管由一 NM0S管和一与所 述NM0S管对应的反并联二极管构成。
[0008] 与已有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0009] 针对串联光伏电池组，增加了 一个分布式自平衡优化电路，可实现从光伏电池，平 衡优化电路和并网逆变电路的最大效率转化，同时存在的电路也能够反向导通，增加反向 续流能力，能提商光伏电池组件的寿命和可罪性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明智能自平衡光伏串联电池组件的结构示意框图；
[0011] 图2是本发明智能自平衡光伏串联电池组件的分布式平衡优化电路的结构示意 图；
[0012] 图3是本发明智能自平衡光伏串联电池组件的控制电路的控制逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
[0014] 如图1所示，本发明智能自平衡光伏串联电池组件包括串联电池组件1、分布式平 衡优化电路2、控制电路4和采样电路5，串联电池组件1、采样电路5、控制电路4和分布式 平衡优化电路2依次连接，分布式平衡优化电路2和采样电路5连接，分布式平衡优化电路 2上牵出组件引出线3以连接外部组件。
[0015] 分布式平衡优化电路2包括分别与串联电池组件1中电池数量相等的第一电容 和功率管，第一电容的两端和功率管的两端分别与串联电池组件1中的每一个电池对应连 接，且第一电容之间相互串接，功率管之间相互串接。每相邻两组第一电容和功率管之间跨 接一变压器，串联电池组件1还与一第二电容并接。
[0016] 每个功率管由一 NM0S管和一与NM0S管对应的反并联二极管构成，NM0S管的源极 与二极管的正极连接，NM0S管的漏极与二极管的负极连接。
[0017] 在本发明优选实施例中，第一电容为三个，分别为(^、(：2和C3，功率管也有三个，分 别为?\、T 2和T3，每相邻两组第一电容和功率管之间跨接一变压器，分别为U和L2，串联电 池组件1还与第二电容C d。并接。
[0018] 由图2所示，当光伏串联组光照不均衡，电压电流失配时，Q，C2和C3上的电压也 不平衡。
[0019] 首先?\管工作，Ci，?\和Li的原边工作，电流从Ci流向Li原边，由于Li的耦合作 用，U副边的电流通过τ 3管的内置二极管导通向c3充电。
[0020] 当T2导通工作时，C2, T2和L2的原边工作，电流从C2流向L2原边，由于L 2的耦合 作用，L2副边的电流通过τ3管的内置二极管导通向c 3充电。
[0021] 当T3导通工作时，C3, T3和L1和L2的副边工作，电流从C3流向Q和L2的副边，由 于U和L 2的耦合作用，Q原边的电流通过?\管的内置二极管导通向Q充电，L2原边的电 流通过T 2管的内置二极管导通向C2充电，而Cd。电容的作用是保持整个输出电压稳定。
[0022] 这样电路中的三个开关器件I\、T2和T3导通后，电压电流互相牵制，达到自平衡的 作用，自动调整每一个光伏电池输出电压和电流功能，使每个串联电池组件1在电流和电 压失配情况下输出最大功率。
[0023] 请参看图3所示，本发明优选实施例中的控制电路的控制逻辑为：
[0024] 首先检测Q、C2和C3上的电压，分别为％、V2和V 3，将这三个电压大小进行排序；
[0026]
[0025] 若Vi>V2>V3，三个开关器件?\、T 2和T3的占空比分别为
【权利要求】
1. 一种智能自平衡光伏串联电池组件，包括串联电池组件，其特征在于，还包括分布式 平衡优化电路、控制电路和采样电路，所述串联电池组件、所述采样电路、所述控制电路和 所述分布式平衡优化电路依次连接，所述分布式平衡优化电路和所述采样电路连接，所述 分布式平衡优化电路上牵出组件引出线以连接外部组件。
2. 根据权利要求1所述智能自平衡光伏串联电池组件，其特征在于，所述分布式平衡 优化电路包括分别与所述串联电池组件中电池数量相等的第一电容和功率管，所述第一电 容的两端和所述功率管的两端分别与所述串联电池组件中的每一个电池对应连接，且所述 第一电容之间相互串接，所述功率管之间相互串接；每相邻两组所述第一电容和所述功率 管之间跨接一变压器；所述串联电池组件还与一第二电容并接。
3. 根据权利要求2所述智能自平衡光伏串联电池组件，其特征在于，每个所述功率管 由一 NMOS管和一与所述NMOS管对应的反并联二极管构成。
【文档编号】G05F1/67GK104143955SQ201310378698
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】童立青, 佘远汉 申请人:慈溪市源顺光电科技有限公司