专利名称：Pv模块串联电路及其自适应能量均衡的方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池/模块技术，尤其涉及一种PV模块串联电路及其自适应能量均衡的方法。
背景技术：
单体PV模块(太阳能电池/模块)的输出电压为30 50V，输出功率为200 300W，而并网逆变器输入电压(单相)的需求值约为370±20V。在集中式光伏发电系统中，通过多个(一般为8 12块)PV模块的直接串联并配合一个直流升压变换器获得足够高的输出电压以满足并网逆变器的电压需求值。如图I所示，现有技术中多个PV模块一般采用直接串联的方式，由于各单体模块 本征输出特性的不一致性和连续多年的使用环境差不同导致了它们的输出特性产生较大(甚至为巨大差异)差异，从而致使直接串联方式存在如下问题故障定位困难；串联电路总的输出电流呈现“木桶效应”，导致输出功率大幅度减少和部分模块的热斑现象；在部分遮蔽工况，V-P特性出现的多峰值特性，导致了 MPPT十分困难。为了解决上述问题，技术人员提出了级联DC/DC变换器的串联结构，这种结构的主要思路是，在PV模块的输出连接一个DC/DC变换器，对PV模块的v-i特性进行图形变换，使得参与串联的所有模块具有相同的输出电流，然后将这些变换器的输出端串联起来。这种结构的最大缺点是所有的输出功率均需经过DC/DC变换器处理，因此成本高、效率低、控制策略复杂和电压分配困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率高、成本低的PV模块串联电路及其自适应能量均衡的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的PV模块串联电路，包括多个相互串联的PV模块，每个PV模块分别并联一个功率均衡器构成串联组合体；多个所述功率均衡器相互并联连接后，一端与所述串联电路的一个总输出端子连接，另一端与所述串联电路的另一个总输出端子连接，且多个所述功率均衡器相互并联连接后与所述串联电路的总输出端之间并联一个储能电容。本发明的上述的PV模块串联电路自适应能量均衡的方法，所述功率均衡器对PV模块的输出电流进行平移变换，使得参与串联的各组合体具有相同的输出电流特性并使其输出电压等于PV模块的MP点对应的电压。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的PV模块串联电路及其自适应能量均衡的方法，由于每个PV模块分别并联一个功率均衡器构成串联组合体；多个功率均衡器相互并联连接后，一端与串联电路的一个总输出端子连接，另一端与串联电路的另一个总输出端子连接，且多个所述功率均衡器相互并联连接后与串联电路的总输出端之间并联一个储能电容。所述功率均衡器能对PV模块的输出电流进行平移变换，使得参与串联的各组合体具有相同的输出电流特性并使其输出电压等于PV模块的MP点对应的电压。既能有效改善串联电路的特性，又使其效率高、成本低。
图I为现有技术中PV |吴块串联电路的结构不意图；图2为本发明实施例提供PV模块串联电路的结构示意图。
具体实施例方式下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明PV模块串联电路，其较佳的具体实施方式
如图2所示包括多个相互串联的PV模块，每个PV模块分别并联一个功率均衡器构成串联组合体；多个所述功率均衡器相互并联连接后，一端与所述串联电路的一个总输出端子连接，另一端与所述串联电路的另一个总输出端子连接，且多个所述功率均衡器相互并联连接后与所述串联电路的总输出端之间并联一个储能电容Cc^每个所述PV模块均并联有滤波电容h、Q、…、CQ3。本发明的上述的PV模块串联电路自适应能量均衡的方法，其较佳的具体实施方式
是所述功率均衡器对PV模块的输出电流进行平移变换，使得参与串联的各组合体具有相同的输出电流特性并使其输出电压等于PV模块的MP点(MP点PV模块的最大输出功率点)对应的电压。本发明运用“损有余而奉不足”的哲学思想，提出了串联支路的自适应均衡技术，为参加串联的模块增加一个功率均衡器。功率均衡器只需处理每个模块与标准值之间的功率差值。模块及其功率均衡器称之为组合体。功率均衡器是一个能量双向传输-电气隔离的DC/DC变换器，其功能是对模块的输出电流进行平移变换，使得参与串联的各组合体具有相同的输出电流特性并使其输出电压等于模块MP点对应的电压。由组合体构成的串联电路具有如下明显的特性(a)高效性因为大部分功率直接传递到负载上，而均衡器仅传递各个模块的功率差值，因此这种串联结构具有高效性；(b) V-P特性曲线为单峰值特性因为各组合体v_i特性的纵向特性基本一致，所以串联支路的V-P特性曲线具有单峰值特性。因此,PV系统的MPPT(maximum power pointtracker)控制环路一定是稳定的且很容易实现MPPT ；(C)总功率等于各模块最大功率之和，即使在部分遮蔽工况也不会出现热斑现象。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.ー种PV模块串联电路，包括多个相互串联的PV模块，其特征在于，每个PV模块分别并联ー个功率均衡器构成串联组合体； 多个所述功率均衡器相互并联连接后，一端与所述串联电路的一个总输出端子连接，另一端与所述串联电路的另ー个总输出端子连接，且多个所述功率均衡器相互并联连接后与所述串联电路的总输出端之间并联一个储能电容。
2.根据权利要求I所述的PV模块串联电路，其特征在干，每个所述PV模块均并联有滤波电容。
3.—种权利要求I或2所述的PV模块串联电路自适应能量均衡的方法，其特征在干，所述功率均衡器对PV模块的输出电流进行平移变换，使得參与串联的各组合体具有相同的输出电流特性并使其输出电压等于PV模块的最大输出功率点对应的电压。
全文摘要
本发明公开了一种PV模块串联电路及其自适应能量均衡的方法，PV模块串联电路，包括多个相互串联的PV模块，每个PV模块分别并联一个功率均衡器构成串联组合体；多个功率均衡器相互并联连接后，一端与串联电路的一个总输出端子连接，另一端与串联电路的另一个总输出端子连接，且多个功率均衡器相互并联连接后与串联电路的总输出端之间并联一个储能电容。功率均衡器能对PV模块的输出电流进行平移变换，使得参与串联的各组合体具有相同的输出电流特性并使其输出电压等于PV模块的MP点对应的电压。既能有效改善串联电路的特性，又使其效率高、成本低。
文档编号H02M3/04GK102780393SQ201210288859
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者刘元超, 张卫平, 张懋, 张晓强 申请人:北方工业大学