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1、(10)申请公布号 CN 102624028 A (43)申请公布日 2012.08.01 C N 1 0 2 6 2 4 0 2 8 A *CN102624028A* (21)申请号 201210085402.7 (22)申请日 2012.03.28 H02J 3/38(2006.01) (71)申请人南京大学 地址 210093 江苏省南京市鼓楼区汉口路 22号 (72)发明人沙金 凌梦 黄辰 秦臻 吕全亚 (74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人柏尚春 (54) 发明名称 基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并 网发电系统 (57) 摘要 本发明公开了。
2、一种基于太阳能电池板接入方 式选择器的光伏并网发电系统，其特征在于：包 括多个独立单元的光伏并网发电系统，所述每个 光伏并网发电系统的结构相同，均包括太阳能电 池板接入方式选择器、微逆变器组、太阳能电池板 组和协同开关组；所述太阳能电池板接入方式选 择器与太阳能电池板组连接，通过采集太阳能电 池板组的输出电流及电压，根据太阳能电池板组 输出功率的大小来控制所述协同开关组的开关情 况，从而控制太阳能电池板组跟微逆变器组的连 接方式。本发明根据太阳能电池板组输出功率的 大小来控制协同开关组的开关情况，提高微型逆 变器光伏并网系统的工作范围，达到最佳的光伏 能量利用效率。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书1页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统，其特征在于：包括多 个独立单元的光伏并网发电系统，所述每个光伏并网发电系统的结构相同，均包括太阳能 电池板接入方式选择器、微逆变器组、太阳能电池板组和协同开关组； 所述太阳能电池板接入方式选择器与太阳能电池板组连接，通过采集太阳能电池板组 的输出电流及电压，根据太阳能电池板组输出功率的大小来控制所述协同开关组的开关情 况，从而控制太阳能电池板组跟微逆变器组的连接方式。 2.如权利。
4、要求1所述的基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统，其特 征在于：所述太阳能电池板接入方式选择器包括直流电压电流检测电路、微处理器和驱动 电路； 直流电压电流检测电路，用于采集所述太阳能电池板组的输出电流和电压，并将采集 来的电流和电压信号转换为数字信号，并将所述数字信号输出给所述微处理器； 微处理器，接收直流电压电流检测电路发送过来的数字信号，并将收到的数字信号与 期望值比较，当单块太阳能电池板的输出功率满足微逆变器的工作范围并接近额定功率 时，微处理器为每个太阳能电池板配置一块微逆变器为其转化，并向电网馈电；当单块太阳 能电池板的输出功率小于额定功率的30时，微处理器将两块太阳能。
5、电池板并联起来，使 两块电池板的输出功率得到叠加，达到单个微逆变器的额定功率附近，然后将叠加的功率 输入到一块微逆变器中转化，并向电网馈电；当两块太阳能电池板的叠加功率仍然不足以 到达单个微逆变器的额定功率附近时，进一步将三块太阳能电池板的叠加，然后仍就将叠 加的功率输入到一块微逆变器中转化，并向电网馈电，依次类推； 驱动电路，接收微处理器传来的控制信号，并将此控制信号按照其协同开关组控制端 的要求，转换为加在协同开关组控制端和公共端之间、可以使其开通或关断的信号，然后发 送给协同开关组； 协同开关组，接收来自驱动电路的控制开关信号，控制开关的断开和闭合，从而动态的 调整光伏组件的并联结构。 。
6、3.如权利要求2所述的基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统，其特 征在于：所述太阳能电池板接入方式选择器还包括显示装置，用于显示每个太阳能电池板 实时输出的功率情况、微逆变器的输入功率情况以及工作情况。 权 利 要 求 书CN 102624028 A 1/5页 3 基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统 技术领域 0001 本发明涉及一种基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统，属于太 阳能发电系统技术领域。 背景技术 0002 太阳能，取之不尽用之不竭，可再生并洁净环保；阳光普照大地，无处不在，无需运 输，可以说是全球人民共享的一种无垄断的资源。有着不可估量的发。
7、展潜能。随着社会经 济的发展，有效的利用太阳能成为决定工业生产和人民幸福生活，改善环境污染问题的一 种很可靠的途径，可以取得巨大的经济效益和社会效益，因此也是各国最着力发展的可再 生能源技术之一。 0003 光伏发电系统是通过太阳能电池板吸收阳光，将太阳能的光能变成电能输出。光 伏发电系统的主流发展趋势是并网光伏发电系统。对于光伏并网发电系统而言，主要用于 城市与建筑结合的光伏并网发电系统和大型荒漠光伏电站。 0004 并网逆变器是光伏并网系统中的核心部分，光伏逆变器是通过电力电子的方式将 直流电转换为交流电的模块设备，是连接光伏发电电池板和电网的重要纽带。 0005 微型逆变器是未来的发展方。
8、向。集中式太阳能光伏系统都是由许多紧密相连的太 阳能电池板组成，这些电池板先分组串联，再将不同的串联电池组并联起来形成电池阵列。 这样，当有局部阴影或碎砾等遮蔽光伏系统时，如果有因日照不均以及特性不均等导致输 出功率下降的模块，存在着整体的输出功率就会大幅降低的问题。假如串联中的某个电池 发生故障，也会导致整个电池组失效。太阳能电池板阵列产生的直流电输出到逆变器。逆 变器有两个基本功能：一是为完成DC/AC电流转换，二是找出最佳的操作点以优化太阳能 光伏系统的效率。对于特定的太阳光辐射、温度及电池类型，太阳能光伏系统都相应有唯一 的最大功率输出点，使光伏系统产生最大的能量。如果光伏系统在非最佳。
9、电压及电流水平 下运行，系统的效率会降低，白白浪费采集太阳能的良机。 0006 在现有的微逆变器技术中，通常是为每块太阳能面板配备单独的微型逆变器，每 块组件可单独进行电流的转化和最大功率点追踪，互不干扰。这样就拥有了超越传统大型 集中式逆变器的优势；可以通过对各模块的输出功率进行优化，使得整体的输出功率最大 化。 0007 但微型逆变器光伏并网发电系统依旧存在问题，光伏发电的输出功率主要由太阳 能辐射决定。太阳辐射量是随时间变化的，微型逆变器等设备在大量时间是闲置的。光伏 发电系统在夜晚和阴雨天不工作，即使是白天，光照一般由弱变强再由强变弱，如果不考虑 阴云等天气变化，光伏发电每天的功率曲线。
10、是类似于开口向下的抛物线曲线。 0008 一方面，微逆变器的转换效率与输入功率有关，在输入功率比微逆变器额定功率 小很多时，微逆变器的转换效率开始大幅下降。因此输入功率没有达到额定功率附近的时 候，虽然将太阳能电池板传送过来的直流电进行了转换，但转换效率不佳，因此也浪费了不 少电能。一般逆变器输入功率低于额定功率的30时，转换效率开始下降。 说 明 书CN 102624028 A 2/5页 4 0009 另一方面，微逆变器对直流侧单块并网电池板的输入功率有要求，一般情况下，小 于25W就不在微逆变器的工作范围。此时系统会处于检测状态，并且停止向电网馈送任何 能量。虽然此时太阳能电池板里已经将太。
11、阳能的能量转化为直流电，只是功率不够大，不足 以使微逆变器向电网馈电，因此这部分电浪费了。 发明内容 0010 发明目的：针对现有技术存在的问题与不足，本发明提供一种延伸微型逆变器光 伏并网系统的工作功率区域、达到更高的光能利用效率的基于太阳能电池板接入方式选择 器的光伏并网发电系统。 0011 技术方案：一种基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系统，包括多 个独立单元的光伏并网发电系统，所述每个光伏并网发电系统的结构相同，用于将符合要 求的太阳能电池板的直流输入转换为与电网同相同步的正弦电压和电流，并直接接入电 网； 0012 所述单个独立单元的光伏并网发电系统，包括太阳能电池板接入。
12、方式选择器、微 逆变器组、太阳能电池板组和协同开关组； 0013 所述太阳能电池板接入方式选择器与太阳能电池板组连接，通过采集太阳能电池 板组的输出电流及电压，根据太阳能电池板组输出功率的大小来控制所述协同开关组的开 关情况，从而控制太阳能电池板组跟微逆变器组的连接方式。 0014 所述太阳能电池板接入方式选择器包括直流电压电流检测电路、微处理器、驱动 电路和显示装置； 0015 直流电压电流检测电路，用于采集所述太阳能电池板组的输出电流和电压，并将 采集来的电流和电压信号转换为数字信号，并将所述数字信号输出给所述微处理器； 0016 微处理器，接收直流电压电流检测电路发送过来的数字信号，并将。
13、收到的数字信 号与期望值比较，当单块太阳能电池板的输出功率满足微逆变器的工作范围并接近额定功 率时，微处理器为每个太阳能电池板配置一块微逆变器为其转化，并向电网馈电；当单块太 阳能电池板的输出功率小于额定功率的30时，微处理器将两块太阳能电池板并联起来， 使两块电池板的输出功率得到叠加，达到单个微逆变器的额定功率附近，然后将叠加的功 率输入到一块微逆变器中转化，并向电网馈电；当两块太阳能电池板的叠加功率仍然不足 以到达单个微逆变器的额定功率附近时，进一步将三块太阳能电池板的叠加，然后仍就将 叠加的功率输入到一块微逆变器中转化，并向电网馈电，依次类推。 0017 在光照强度变化时，通过一个简单的。
14、微处理器，调整光伏阵列与微逆变器之间的 电气连接，使单个微逆变器的输入功率尽量在更多的时间里接近额定功率工作，避免因输 入功率低导致的微逆变器工作效率下降。 0018 驱动电路，接收微处理器传来的控制信号，并将此控制信号按照其协同开关组控 制端的要求，转换为加在协同开关组控制端和公共端之间、可以使其开通或关断的信号，然 后发送给协同开关组； 0019 协同开关组，接收来自驱动电路的控制开关信号，控制开关的断开和闭合，从而动 态的调整光伏组件的并联结构，以期达到最佳的光伏能量利用效率。 0020 显示装置，用于显示每个太阳能电池板实时输出的功率情况，还有微逆变器的输 说 明 书CN 102624。
15、028 A 3/5页 5 入功率情况以及工作情况。 0021 有益效果：与现有技术相比，本发明提供的基于太阳能电池板接入方式选择器的 光伏并网发电系统具有如下优点：根据太阳能电池板组输出功率的大小来控制协同开关组 的开关情况，从而控制太阳能电池板组跟微逆变器组的连接方式，提高微型逆变器光伏并 网系统的工作范围，达到最佳的光伏能量利用效率。 附图说明 0022 图1为本发明实施例的框架图； 0023 图2为本发明实施例中单个独立单元的光伏并网发电系统的框架图； 0024 图3为本发明实施例中光伏并网微逆变器的结构示意图； 0025 图4为图2和图3中的实施例相结合的结构示意图。 具体实施方式 0。
16、026 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各 种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 0027 如图1所示，本实施例中的基于太阳能电池板接入方式选择器的光伏并网发电系 统，包括多个独立单元的光伏并网发电系统，每个独立单元的光伏并网发电系统包括15个 太阳能电池板和15个微逆变器，并为每个独立单元分配一个太阳能电池板接入方式选择 器和一组协同开关组。 0028 如图2所示，单个独立单元的光伏并网发电系统，包括太阳能电池板接入方式选 择器、微逆变器组、太阳能电池板组和协。
17、同开关组； 0029 太阳能电池板组，用于接收阳光，并将光能转换为直流电； 0030 太阳能电池板接入方式选择器，选择太阳能电池板组与微逆变器组的连接方式； 也就是说，太阳能电池板接入方式选择器与太阳能电池板组连接，通过采集太阳能电池板 组的输出电流及电压，根据太阳能电池板组输出功率的大小来控制所述协同开关组的开关 情况，从而控制太阳能电池板组跟微逆变器组的连接方式； 0031 微逆变器组，用于将太阳能电池板组件传过来的直流电转换为与电网匹配的交流 电，并将该交流电输入到电网中。 0032 如图3所示，太阳能电池板接入方式选择器包括：直流电压电流检测电路、微处理 器、驱动电路和显示装置； 00。
18、33 直流电压电流检测电路，用于采集太阳能电池板的输入电流和电压，并将采集来 的信号转换为数字信号，并将此数字信号输出给微处理器。 0034 微处理器，如图4所示，接收直流电压电流检测电路发送过来的数字信号，并将收 到的数字信号与期望值比较，这里我们设定微逆变器工作的额定输入功率为240W左右，那 么30的额定功率就是72W；这里我们选择微逆变器工作的最低输入功率要求为24W，那么 这里我们选择的期望值就是72W、48W、36W、24W、18W、8W。 0035 当检测到单块电池板的功率大于72W时，则断开编号为2k+1的开关，闭合编号为 2k的开关，这样就打开了所有的微逆变器通道，关闭了所有。
19、的并联通道。每块电池板对应 说 明 书CN 102624028 A 4/5页 6 一个微逆变器工作；当检测到单块电池板的功率范围在72W36W区间时，则关闭一半的开 关，则此时太阳能电池板形成两两并联，输入到一个逆变器的情况，因此有一半的逆变器仍 然在工作；当检测到单块电池板的功率范围在36w24w区间时，则关闭三分之二的开关， 则此时太阳能电池板形成每三个并联，输入到一个逆变器的情况，因此有三分之一的逆变 器仍然在工作；当检测到单块电池板的功率范围在24w18w区间时，则关闭四分之三的开 关，则此时太阳能电池板形成每四个并联，输入到一个逆变器的情况，因此有四分之一的逆 变器仍然在工作；当检测。
20、到单块电池板的功率范围在18w8w区间时，则关闭五分之四的 开关，则此时太阳能电池板形成每五个并联，输入到一个逆变器的情况，因此有五分之一的 逆变器仍然在工作，太阳能电池板叠加的输出功率满足微逆变器的工作范围并接近额定功 率为止。 0036 具体开关的关闭情况见下表： 0037 0038 其中，表中O代表闭合，X代表断开；k0，1，2，3 0039 我们这里设定支路微逆变器连接数为15台，总共有30个开关，并且忽视掉太阳能 电池板的输入功率小于8W时的情况，即最多实现5个太阳能电池板并联。即将基于微逆变 器的光伏并网系统以15个分为一个单元，并为每个单元分配一个太阳能电池板接入方式 选择器和一。
21、组协同开关组，见图2所示； 0040 所有的开关初始设置为OOXOXOXOXOXX； 0041 在普通的一天，早上太阳能的光照比较弱，太阳能电池板输出功率小于8W时，经 电压电流检测电路后，功率不足，开关始终断开； 0042 随着时间推移，光照增强，当检测到太阳能电池板输出功率增加至8W时，将开关 值置为OOXOXOXOXX，OOXOXOXOXX，OOXOXOXOXX，此时15个太阳能电池板分为三组，每5个为 一组并联将直流电亏送入编号为0，5，10的微逆变器，接收到输入功率的微逆变器开始工 作向电网馈电； 0043 随着太阳的升高，光照增强，当检测电路检测到太阳能电池板输出功率为18W时， 。
22、说 明 书CN 102624028 A 5/5页 7 将开关值置为OOXOXOXX，OOXOXOXX，OOXOXOXX，XOXOXX。此时15个太阳能电池板分为两部 分：前12块太阳能电池板4个为一组并联将直流电亏送入编号为0，4，8的微逆变器，接收 到输入功率的微逆变器开始工作向电网馈电，则剩余的3块太阳能电池板并联输入编号为 12的微逆变器，接收到输入功率的微逆变器开始工作向电网馈电； 0044 随着时间推移，光照继续增强，当检测到太阳能电池板输出功率增加至24W时，将 开关值置为OOXOXX，OOXOXX，OOXOXX，OOXOXX，OOXOXX，此时15个太阳能电池板分为五组，每 3个。
23、为一组并联将直流电亏送入编号为0，3，6，9，12的微逆变器，接收到输入功率的微逆变 器开始工作向电网馈电； 0045 随着时间推移，光照继续增强，当检测到太阳能电池板输出功率增加至36W时，将 开关值置为OOXX，OOXX，OOXX，OOXX，OOXX，OOXX，OOXX，XO此时15个太阳能电池板分为两 部分：前14块太阳能电池板2个为一组并联将直流电亏送入编号为0，2，4，6，8，10，12的微 逆变器，接收到输入功率的微逆变器开始工作向电网馈电，则剩余的1块太阳能电池板输 入编号为14的微逆变器，接收到输入功率的微逆变器开始工作向电网馈电； 0046 随着时间推移，光照继续增强，当检测。
24、到太阳能电池板输出功率增加至72W时，将 开关值置为OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，OX，此时15个太阳能电池 板每1个为一组各自分别将直流电馈送入各个微逆变器，接收到输入功率的微逆变器开始 工作向电网馈电； 0047 下午过后，光照减弱，反之亦可推知。 0048 驱动电路，接收微处理器传来的控制信号，并将此控制信号按照其协同开关组控 制端的要求，转换为加在协同开关组控制端和公共端之间、可以使其开通或关断的信号，然 后发送给协同开关组； 0049 协同开关组，接收来自驱动电路的控制信号，用于动态的调整光伏组件的并联结 构，以实现最佳的光伏能量利用效率。 0050 显示装置，用于显示每个太阳能电池板实时输出的功率情况，还有逆变器的输入 功率情况以及工作情况。 0051 图4是图2和图3的综合图，综合的体现了，太阳能电池板接入方式选择器在该光 伏系统中的所处的作用，就是通过微处理器来控制协同开关组，从而调节太阳能电池板组 与微逆变器组的连接方式。 说 明 书CN 102624028 A 1/2页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102624028 A 2/2页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102624028 A 。