一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置及系统

1.本发明涉及光伏发电的技术领域，尤其涉及一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置及系统。


背景技术：

2.光伏优化器，又称光伏功率优化器和组件功率优化器，用于多个光伏组件串联形成的组件串中，用来实时追踪到单块组件的最大功率点，来解决因阴影遮挡、组件朝向差异或者组件衰减不一致所造成的光伏系统发电量降低的问题。
3.我国大力鼓励光伏发电产业发展，2020年的光伏发电目标从原先的1.6gw提高到现在的20gw，由此可见，我国对光伏发电发展的重视，并且在光伏发电领域得到巨大的提升。
4.常见的光伏优化器，一般包括便于挂接在光伏组件背面的外壳以及设置在外壳内的单块电路板，电路板上设置有mcu芯片以及buck降压电路，外壳上设置有和电路板连接的输入端和输出端。在使用时，多个光伏优化器分别连接在单个光伏组件和光伏逆变器之间，将光伏优化器的输入端与该组串中对应光伏组件的输出端连接，将光伏优化器的输出端与该组串对应的光伏逆变器的输入端连接。
5.然而，现有光伏优化器虽然能对光伏组件的运行进行单独优化，但系统仍然是采用光伏组件串联运行来获取高压直流。一方面对串联运行的光伏组件数量有最多和最少的要求，扩展不够灵活；另一方面是采用光伏组件串联运行来获取高压直流时，无法提供电气隔离，在系统性能、运维安全方面仍存在缺陷。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术中光伏组件采用串联运行，导致扩展不灵活与无法提供电气隔离的问题，提出了一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置及系统，通过采用光伏组件并联运行的方式，增加光伏组件的扩展灵活性，解决光伏组件串联运行获取高压直流时无法提供电气隔离与系统性能不稳定的问题，从而提升了装置的运维安全。
7.为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案实现：
8.一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，包括：
9.n个光伏组件，每个光伏组件均连接隔离型光伏优化器，用于输出光伏信号；
10.m个隔离型光伏优化器，每一个隔离型光伏优化器包括n个mppt单元与一个高频隔离单元，每一个所述mppt单元的输入端与每一个所述光伏组件的输出端连接，n个mppt单元用于将n个所述光伏组件传输的光伏信号转化为低压直流侧电压；n个所述mppt单元的输出端同时与高频隔离单元的输入端连接，所述高频隔离单元用于将n个mppt单元传输的低压直流侧电压转化为高压直流侧电压；所述高频隔离单元的输出端为隔离型光伏优化器的输出端；m个所述隔离型光伏优化器的输出端同时连接光伏逆变器的输入端；
11.光伏逆变器，用于接收m个所述隔离型光伏优化器传输的高压直流侧电压，光伏逆
变器输出端与交流电网或负载连接；
12.其中，所述mppt表示最大功率点跟踪。
13.根据上述技术方案，n个光伏组件的输出端与隔离型光伏优化器中的n个mppt单元的输入端进行连接，实现光伏组件的并联，解决了因光伏组件串联而在光伏组件侧存在高直流电的安全隐患，且将光伏组件并联运行过程中，解决了对光伏组件在数量上的要求；利用光伏组件将光伏信号传输至mppt单元，并利用mppt单元将光伏信号转化为低压直流侧电压；利用隔离型光伏优化器中的高频隔离单元将低压直流侧电压转化为高压直流侧电压，并将所述高压直流侧电压传输至光伏逆变器，实现高压直流侧电压的获取；通过采用光伏组件并联的方式获取高压直流侧电压，可以实现电气隔离，并且有效提升了系统的性能与装置的运维安全。
14.优选的，所述光伏组件与所述mppt单元的数量n大于1，所述mppt单元为一个boost升压电路，包括输入电容c1、电感l、开关管s1、开关管s2和输出电容c2，所述输入电容c1的一端连接电感l的一端，电感l的另一端分别连接开关管s1的漏极和开关管s2的源极，输入电容c1的另一端分别连接开关管s1的源极和输出电容c2的一端，输出电容c2的另一端连接开关管s2的漏极；
15.开关管s1和开关管s2互补导通，开关管s1的占空比d与输入电容c1和输出电容c2的电压关系为v
c2
＝v
c1
/(1-d)。
16.优选的，所述mppt单元中还包括mppt控制器，所述mppt控制器以光伏组件的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，所述mppt控制器的输出端分别连接开关管s1的栅极和开关管s2的栅极，以触发开关管s1和开关管s2，所述mppt控制器通过调整开关管s1的导通占空比来调节光伏组件的端电压u
pv
，使光伏组件始终工作在最高功率点。
17.根据上述技术方案，将n个光伏组件的输出端与n个mppt单元的输入端进连接，将多个光伏组件并联产生光伏信号作为输入，以满足中大型交流电网或负载的需求，在mppt单元中，利用mppt控制器与各个元件之间的相互配合，对开关管s1的导通占空比进行调节，进而调节光伏组件的端电压u
pv
，使光伏组件始终工作在最高功率点。
18.优选的，所述高频隔离单元包括高频逆变单元、隔离变压单元和整流单元，所述高频逆变单元的输入端连接并联后的n个mppt单元的输出端，所述并联后的n个mppt单元的输出端为低压直流侧；
19.所述高频逆变单元的输出端连接隔离变压单元的一次侧，隔离变压单元的二次侧连接整流单元的输入端，整流单元的输出端连接逆变器的输入端，所述整流单元的输出端为高压直流侧。
20.优选的，所述高频逆变单元由开关频率和占空比恒定的全桥逆变电路或半桥逆变电路构成，用于将低压直流侧电压转换为频率恒定的低压高频交流电。
21.优选的，所述隔离变压单元接收所述高频逆变单元传输的低压高频交流电，将所述低压高频交流电转换为高压高频交流电；所述隔离变压单元的一次侧与隔离变压单元的二次侧的匝数比为1：n。
22.优选的，所述整流单元用于将所述隔离变压单元二次侧传输的高压高频交流电转化为高压直流侧电压；
23.所述高频逆变单元中的开关管运行在软开关模式。
24.根据上述技术方案，在高频隔离单元中，高频逆变单元接收mppt单元中传输的低压直流侧电压，并将所述低压直流侧电压转化为低压高频交流电，利用隔离变压单元将所述低压高频交流电转化为高压高频交流电，进而通过整流单元中的整流电路将高压高频交流电转化为高压直流侧电压，从而保证高频逆变单元的软开关运行。
25.优选的，开关管s1和开关管s2均为mosfet开关管。
26.优选的，开关管s1为mosfet开关管，开关管s2为二极管。
27.优选的，所述光伏组件与所述mppt单元的数量n等于1，所述隔离型光伏优化器由1个mppt单元和1个高频隔离单元组成；
28.所述mppt单元由mppt控制器构成；
29.所述高频隔离单元由高频逆变单元、隔离变压单元和整流单元构成；
30.所述光伏组件输出端连接所述高频逆变单元的输入端；
31.所述mppt控制器以光伏组件的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，产生开关控制信号并传输至高频逆变单元，通过控制高频逆变单元的运行状态来调节光伏组件的端电压u
pv
，使得光伏组件始终运行在最大功率状态；
32.所述高频逆变单元由开关频率可调的全桥逆变电路或半桥逆变电路构成，用于将光伏组件的端电压u
pv
转换为频率可调的低压高频交流电；
33.所述高频逆变单元中的开关管运行在软开关模式。
34.根据上述技术方案，利用一个光伏组件产生的光伏信号作为输入，与高频逆变单元进行输入端进行连接，利用一个mppt控制器根据高频逆变单元的运行状态来调节光伏组件的端电压u
pv
，使得光伏组件始终运行在最大功率状态，以满足小型交流电网或负载的需求。
35.优选的，所述隔离型光伏优化器的数量m等于1，所述隔离型光伏优化器的输出端与光伏逆变器的输入端连接。
36.优选的，所述隔离型光伏优化器的数量m大于1，m个所述隔离型光伏优化器的输出端并联后与光伏逆变器的输入端连接。
37.根据上述技术方案，利用一个或多个隔离型光伏优化器与光伏逆变器进行连接，可满足交流电网或负载不同情况的需求，更好的减少成本。
38.一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电系统，包括基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置中的所有元器件。
39.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
40.本发明提出一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置及系统，采用光伏组件的输出端与隔离型光伏优化器内部的mppt单元的输入端进行连接，实现光伏组件的并联，利用光伏组件将光伏信号传输至mppt单元，并利用mppt单元将光伏信号转化为低压直流侧电压，采用mppt单元基于最大功率点跟踪对低压直流侧电压进行控制，保证光伏组件始终工作在最高功率；利用隔离型光伏优化器内部的高频隔离单元将低压直流侧电压转化为高压直流侧电压，并将所述高压直流侧电压传输至光伏逆变器，实现高压直流侧电压的获取，同时，采用高频隔离单元作为开关频率和占空比均恒定的开环控制，保证高频隔离单元的软开关运行；通过采用光伏组件并联的方式获取高压直流侧电压，可以实现电气隔离，并且有效提升了系统的性能与装置的运维安全。
附图说明
41.图1为本技术实施例提供的一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置结构框图；
42.图2为本技术实施例提供的隔离型光伏优化器中mppt单元的结构图；
43.图3为本技术实施例提供的隔离型光伏优化器中高频隔离单元的结构图；
44.图4为本技术实施例提供的采用单个光伏组件进行光伏发电的装置结果框图；
45.图5为本技术实施例提供的一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电系统架构图；
46.图中：1-光伏组件；2-隔离型光伏优化器；3-光伏逆变器；21-mppt单元；22-高频隔离单元；221-高频逆变单元；222-隔离变压单元；223-整流单元。
具体实施方式
47.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
48.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
49.实施例一：
50.本实施例提出一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，参见图1，包括：
51.n个光伏组件1，每个光伏组件1均连接隔离型光伏优化器2，用于输出光伏信号；
52.m个隔离型光伏优化器2，每一个隔离型光伏优化器2包括n个mppt单元21与一个高频隔离单元22，每一个所述mppt单元21的输入端与每一个所述光伏组件1的输出端连接，n个mppt单元21用于将n个所述光伏组件1传输的光伏信号转化为低压直流侧电压；n个所述mppt单元21的输出端并联后与高频隔离单元22的输入端连接，所述高频隔离单元22用于将n个mppt单元21传输的低压直流侧电压转化为高压直流侧电压；所述高频隔离单元22的输出端连接光伏逆变器3的输入端；
53.光伏逆变器3，用于接收m个所述隔离型光伏优化器2传输的高压直流侧电压，光伏逆变器3输出端与交流电网或负载连接；
54.其中，所述mppt表示最大功率点跟踪。
55.示例性的，参见图1，n个光伏组件1的输出端与隔离型光伏优化器2中的n个mppt单元21的输入端连接，其中，n大于1，所述光伏组件1向所述mppt单元21传输光伏信号，所述mppt单元接收光伏信号，并将所述光伏信号转化为低压直流测电压，完成光伏转化为电压的过程；将多个mppt单元21的输出端进行并联，与隔离型光伏优化器2中的高频隔离单元22的输入端进行连接，实现多个光伏组件1的并联，利用高频隔离单元22接收所述mppt单元21传输的低压直流测电压，利用高频隔离单元22将所述低压直流测电压转化为高压直流测电压；光伏逆变器3的输入端与高频隔离单元22的输出端连接，接收所述高压直流测电压，通
过光伏逆变器3将高压直流测电压转化为高压交流电，并向交流电网或负载输出；其中，光伏组件1也可以是1个，1个光伏组件1的输出端与一个高频隔离单元22中的高频逆变单元221的输入端进行连接，利用1个mppt单元21中的mppt控制器以光伏组件1的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，产生开关控制信号并传输至高频逆变单元221，通过控制高频逆变单元221的运行状态来调节光伏组件1的端电压u
pv
，使得光伏组件1始终运行在最大功率状态，从而更好地获取高压直流测电压。
56.在本实施例中，采用n个光伏组件1的输出端与隔离型光伏优化器2中的n个mppt单元21的输入端进行连接，实现光伏组件1的并联，解决了因光伏组件1串联而在光伏组件1侧存在高直流电的安全隐患，且将光伏组件1并联运行过程中，解决了对光伏组件1在数量上的要求；利用光伏组件1将光伏信号传输至mppt单元21，并利用mppt单元21将光伏信号转化为低压直流侧电压；利用隔离型光伏优化器2中的高频隔离单元22将低压直流侧电压转化为高压直流侧电压，并将所述高压直流侧电压传输至光伏逆变器3，实现高压直流侧电压的获取；通过采用光伏组件1并联的方式获取高压直流侧电压，可以实现电气隔离，并且有效提升了系统的性能与装置的运维安全。
57.实施例二：
58.本实施例提出的隔离型光伏优化器2在光伏发电装置中，采用n个mppt单元21与1个高频隔离单元22对光伏发电进行控制。
59.参见图1与图2，所述光伏组件1与所述mppt单元21的数量n大于1，所述mppt单元21为一个boost升压电路，包括输入电容c1、电感l、开关管s1、开关管s2和输出电容c2，所述输入电容c1的一端连接电感l的一端，电感l的另一端分别连接开关管s1的漏极和开关管s2的源极，输入电容c1的另一端分别连接开关管s1的源极和输出电容c2的一端，输出电容c2的另一端连接开关管s2的漏极；
60.开关管s1和开关管s2互补导通，开关管s1的占空比d与输入电容c1和输出电容c2的电压关系为v
c2
＝v
c1
/(1-d)。
61.所述mppt单元21中还包括mppt控制器，所述mppt控制器以光伏组件1的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，所述mppt控制器的输出端分别连接开关管s1的栅极和开关管s2的栅极，以触发开关管s1和开关管s2，所述mppt控制器通过调整开关管s1的导通占空比来调节光伏组件1的端电压u
pv
，使光伏组件1始终工作在最高功率点。
62.所述隔离型光伏优化器2中的mppt单元21基于最大功率点跟踪对低压直流侧电压进行控制。
63.优选的，开关管s1和开关管s2均为mosfet开关管。
64.优选的，开关管s1为mosfet开关管，开关管s2为二极管。
65.示例性的，所述mppt单元21采用一个双向的boost电路，将电感l的一端与输入电容c1的正极连接，电感l的另一端连接开关管s1的漏极和开关管s2的源极，开关管s2的漏极连接输出电容c2的正极，开关管s2的源极连接输入电容c1与输出电容c2的负极；在控制层面上，所述mppt单元21以所述光伏组件1的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，以触发开关管s1和开关管s2，根据输入的电压与电流的变化，利用mppt控制器通过调整开关管s1的导通占空比来调节光伏组件1的端电压u
pv
，使光伏组件1始终工作在最高功率点。
66.可以理解的，将n个光伏组件的输出端与n个mppt单元的输入端进连接，将多个光
伏组件并联产生光伏信号作为输入，以满足中大型交流电网或负载的需求，在mppt单元21中，利用mppt控制器与各个元件之间的相互配合，对开关管s1的导通占空d比进行调节，进而调光伏组件1的端电压u
pv
(即调节电容电压v
c1
)，使光伏组件1始终工作在最高功率点。
67.参见图3，所述高频隔离单元22包括高频逆变单元221、隔离变压单元222和整流单元223，所述高频逆变单元221的输入端连接并联后的n个mppt单元21的输出端，所述并联后的n个mppt单元21的输出端为低压直流侧；
68.所述高频逆变单元221的输出端连接隔离变压单元222的一次侧，隔离变压单元222的二次侧连接整流单元223的输入端，整流单元223的输出端连接逆变器的输入端，所述整流单元223的输出端为高压直流侧。
69.所述高频逆变单元221由开关频率和占空比恒定的全桥逆变电路或半桥逆变电路构成，用于将低压直流侧电压转换为频率恒定的低压高频交流电。
70.所述隔离变压单元222接收所述高频逆变单元传输的低压高频交流电，将所述低压高频交流电转换为高压高频交流电；所述隔离变压单元222的一次侧与隔离变压单元222的二次侧的匝数比为1：n。
71.所述整流单元223用于将所述隔离变压单元222二次侧传输的高压高频交流电转化为高压直流侧电压；
72.所述高频逆变单元中的开关管运行在软开关模式。
73.示例性的，所述整流单元223包括整流电路和谐振电路，用于将所述隔离变压单元222二次侧传输的高压高频交流电转化为高压直流侧电压；
74.所述整流电路为全桥整流电路或半桥整流电路，所述谐振电路的输入端连接变压器单元222，所述谐振电路的输出端连接整流电路的输入端，所述谐振电路用于产生稳定的高频振荡信号，以保证高频隔离单元22的软开关运行。
75.所述高频隔离单元22采用开关频率和占空比均恒定的开环控制。
76.示例性的，所述高频隔离单元22在接收到所述mppt单元21传输的低压直流测电压后，利用高频逆变单元221将低压直流测电压转化为低压高频交流电，然后通过隔离变压单元222中的线圈匝数比为1：n将低压高频交流电转化为高压高频交流电，并将所述高压高频交流电传输至整流电路，所述整流电路为全桥整流电路或者半桥整流电路，在传输过程中，采用谐振电路产生稳定的高频振荡信号，以保证传输过程中高频隔离单元22的软开关正常运行，然后利用整流电路将高压高频交流电转化为高压直流测电压，并将高压直流测电压传输至光伏逆变器3，随后通过光伏逆变器3将高压直流测电压转化为高压交流电，并传输至交流电网或负载。
77.可以理解的，在高频隔离单元22中，采用高频逆变单元221接收mppt单元21中传输的低压直流侧电压，并将所述低压直流侧电压转化为低压高频交流电，利用隔离变压单元222将所述低压高频交流电转化为高压高频交流电，进而通过整流单元223中的整流电路将高压高频交流电转化为高压直流侧电压，并采用谐振电路产生稳定的高频振荡信号，从而保证高频隔离单元22的软开关运行。
78.在本实施例中，通过隔离型光伏优化器2中的mppt单元21与高频隔离单元22的相互配合，将光伏组件1并联后产生的光伏信号转化为高压直流测电压，从而满足交流电网或者负载光伏发电的需求，并且实现电气隔离，有效提升了系统的性能与装置的运维安全。
79.实施例三：
80.本实施例提出的隔离型光伏优化器2在光伏发电装置中，采用1个mppt单元21与1个高频隔离单元22对光伏发电进行控制。
81.参见图4，所述光伏组件1与所述mppt单元21的数量n等于1，所述隔离型光伏优化器2由1个mppt单元21和1个高频隔离单元22组成；
82.所述mppt单元21由mppt控制器构成；
83.所述高频隔离单元22由高频逆变单元221、隔离变压单元222和整流单元223构成；
84.所述光伏组件1输出端连接所述高频逆变单元221的输入端；
85.所述mppt控制器以光伏组件1的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，产生开关控制信号并传输至高频逆变单元221，通过控制高频逆变单元221的运行状态来调节光伏组件1的端电压u
pv
，使得光伏组件1始终运行在最大功率状态；
86.所述高频逆变单元221由开关频率可调的全桥逆变电路或半桥逆变电路构成，用于将光伏组件1的端电压u
pv
转换为频率可调的低压高频交流电；
87.所述高频逆变单元221中的开关管运行在软开关模式。
88.示例性的，1个光伏组件1的输出端与一个高频隔离单元22中的高频逆变单元221的输入端进行连接，利用1个mppt单元21中的mppt控制器以光伏组件1的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，产生开关控制信号并传输至高频逆变单元221，通过控制高频逆变单元221的运行状态来调节光伏组件1的端电压u
pv
，使得光伏组件1始终运行在最大功率状态，从而更好地获取高压直流测电压。
89.在本实施例中，利用一个光伏组件1产生的光伏信号作为输入，与高频逆变单元221进行输入端进行连接，利用一个mppt控制器根据高频逆变单元221的运行状态来调节光伏组件1的端电压u
pv
，使得光伏组件1始终运行在最大功率状态，以满足小型交流电网或负载的需求。
90.实施例四：
91.本实施例本实施例提出的隔离型光伏优化器2在光伏发电装置中，采用1个或m个隔离型光伏优化器2对光伏发电进行控制，其中，m大于1。
92.参见图1，所述隔离型光伏优化器2的数量m等于1，所述隔离型光伏优化器2的输出端与光伏逆变器3的输入端连接。
93.参见图5，所述隔离型光伏优化器2的数量m大于1，m个所述隔离型光伏优化器2的输出端并联后与光伏逆变器3的输入端连接。
94.在本实施例中，利用一个或多个隔离型光伏优化器2与光伏逆变器3进行连接，可满足交流电网或负载不同情况的需求，更好的控制成本，并有效的解决交流电网或负载用电需求。
95.实施例五：
96.本实施例提出一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电系统，参见图5，包括基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置中的所有元器件。
97.通过本实施例提出的光伏发电系统，可实现n个光伏组件1的并联操作，同时实现m个隔离型光伏优化器2的并联操作，在实际光伏发电的过程中，采用n个光伏组件1的并联方式，在使用光伏组件1时，对光伏组件1的数量不在进行限制，扩展了光伏组件1的使用灵活
性，解决了因光伏组件1侧存在高压直流电而产生的装置安装与系统运维存在安全隐患的问题，采用m个隔离型光伏优化器2的并联方式，以构建大容量的光伏发电系统，满足电气隔离，避免了光伏漏电的安全隐患，同时，满足交流电网或者负载的用电需求。
98.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，包括：n个光伏组件(1)，每个光伏组件(1)均连接隔离型光伏优化器(2)，用于输出光伏信号；m个隔离型光伏优化器(2)，每一个隔离型光伏优化器(2)包括n个mppt单元(21)与一个高频隔离单元(22)，每一个所述mppt单元(21)的输入端与每一个所述光伏组件(1)的输出端连接，n个mppt单元(21)用于将n个所述光伏组件(1)传输的光伏信号转化为低压直流侧电压；n个所述mppt单元(21)的输出端同时与所述高频隔离单元(22)的输入端连接，所述高频隔离单元(22)用于将n个mppt单元(21)传输的低压直流侧电压转化为高压直流侧电压；所述高频隔离单元(22)的输出端为隔离型光伏优化器(2)的输出端；m个所述隔离型光伏优化器(2)的输出端同时连接光伏逆变器(3)的输入端；光伏逆变器(3)，用于接收m个所述隔离型光伏优化器(2)传输的高压直流侧电压，光伏逆变器(3)输出端与交流电网或负载连接；其中，所述mppt表示最大功率点跟踪。2.根据权利要求1所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，所述光伏组件(1)与所述mppt单元(21)的数量n大于1，所述mppt单元(21)为一个boost升压电路，包括输入电容c1、电感l、开关管s1、开关管s2和输出电容c2，所述输入电容c1的一端连接电感l的一端，电感l的另一端分别连接开关管s1的漏极和开关管s2的源极，输入电容c1的另一端分别连接开关管s1的源极和输出电容c2的一端，输出电容c2的另一端连接开关管s2的漏极；开关管s1和开关管s2互补导通，开关管s1的占空比d与输入电容c1和输出电容c2的电压关系为v
c2
＝v
c1
/(1-d)。3.根据权利要求2所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，所述mppt单元(21)中还包括mppt控制器，所述mppt控制器以光伏组件(1)的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，所述mppt控制器的输出端分别连接开关管s1的栅极和开关管s2的栅极，以触发开关管s1和开关管s2，所述mppt控制器通过调整开关管s1的导通占空比来调节光伏组件(1)的端电压u
pv
，使光伏组件(1)始终工作在最大功率点。4.根据权利要求3所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，所述高频隔离单元(22)包括高频逆变单元(221)、隔离变压单元(222)和整流单元(223)，所述高频逆变单元(221)的输入端连接并联后的n个mppt单元(21)的输出端，所述并联后的n个mppt单元(21)的输出端为低压直流侧；所述高频逆变单元(221)的输出端连接隔离变压单元(222)的一次侧，隔离变压单元(222)的二次侧连接整流单元(223)的输入端，整流单元(223)的输出端连接逆变器的输入端，所述整流单元(223)的输出端为高压直流侧；所述高频逆变单元(221)由开关频率和占空比恒定的全桥逆变电路或半桥逆变电路构成，用于将低压直流侧电压转换为频率恒定的低压高频交流电；所述隔离变压单元(222)接收所述高频逆变单元传输的低压高频交流电，将所述低压高频交流电转换为高压高频交流电；所述隔离变压单元(222)的一次侧与隔离变压单元(222)的二次侧的匝数比为1：n；所述整流单元(223)用于将所述隔离变压单元(222)二次侧传输的高压高频交流电转化为高压直流侧电压；
所述高频逆变单元(221)中的开关管运行在软开关模式。5.根据权利要求4所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，开关管s1和开关管s2均为mosfet开关管。6.根据权利要求4所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，开关管s1为mosfet开关管，开关管s2为二极管。7.根据权利要求1所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，所述光伏组件(1)与所述mppt单元(21)的数量n等于1，所述隔离型光伏优化器(2)由1个mppt单元(21)和1个高频隔离单元(22)组成；所述mppt单元(21)由mppt控制器构成；所述高频隔离单元(22)由高频逆变单元(221)、隔离变压单元(222)和整流单元(223)构成；所述光伏组件(1)输出端连接所述高频逆变单元(221)的输入端；所述mppt控制器以光伏组件(1)的端电压u
pv
和输出电流i
pv
作为输入，产生开关控制信号并传输至高频逆变单元(221)，通过控制高频逆变单元(221)的运行状态来调节光伏组件(1)的端电压u
pv
，使得光伏组件(1)始终运行在最大功率状态；所述高频逆变单元(221)由开关频率可调的全桥逆变电路或半桥逆变电路构成，用于将光伏组件(1)的端电压u
pv
转换为频率可调的低压高频交流电；所述高频逆变单元(221)中的开关管运行在软开关模式。8.根据权利要求1～7任意一项所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，所述隔离型光伏优化器(2)的数量m等于1，所述隔离型光伏优化器(2)的输出端与光伏逆变器(3)的输入端连接。9.根据权利要求1～7任意一项所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置，其特征在于，隔离型光伏优化器(2)的数量m大于1，m个所述隔离型光伏优化器(2)的输出端并联后与光伏逆变器(3)的输入端连接。10.一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-9任意一项所述的基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置。

技术总结
本发明公开了一种基于隔离型光伏优化器的光伏发电装置及系统，涉及光伏发电的技术领域，采用N个光伏组件的输出端与隔离型光伏优化器中的N个MPPT单元的输入端进行连接，实现光伏组件的并联，利用光伏组件将光伏信号传输至MPPT单元，并利用MPPT单元将光伏信号转化为低压直流侧电压；利用隔离型光伏优化器中的高频隔离单元将低压直流侧电压转化为高压直流侧电压，并将所述高压直流侧电压传输至光伏逆变器，实现高压直流侧电压的获取；通过采用光伏组件并联的方式获取高压直流侧电压，可以实现电气隔离，并且有效提升了系统的性能与装置的运维安全。的运维安全。的运维安全。


技术研发人员：叶远茂 梁泓楷
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/15