CN108199681B - 光伏组件功率优化电路及其通信方法 - Google Patents

光伏组件功率优化电路及其通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108199681B
CN108199681B CN201611118782.4A CN201611118782A CN108199681B CN 108199681 B CN108199681 B CN 108199681B CN 201611118782 A CN201611118782 A CN 201611118782A CN 108199681 B CN108199681 B CN 108199681B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage conversion
photovoltaic module
conversion circuit
output
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611118782.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108199681A (zh
Inventor
应剑东
张永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fonrich Shanghai New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Fonrich Shanghai New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fonrich Shanghai New Energy Technology Co ltd filed Critical Fonrich Shanghai New Energy Technology Co ltd
Priority to CN201611118782.4A priority Critical patent/CN108199681B/zh
Publication of CN108199681A publication Critical patent/CN108199681A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108199681B publication Critical patent/CN108199681B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H02J3/385—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明主要涉及到光伏组件功率优化电路，采用了在每个单体光伏组件中都使用了多级功率优化电路的方案，光伏组件配置有与其电池串数量一致的多级电压转换电路，其中与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，每一级电压转换电路均用于对该任意一个光伏组件中的一个相应的电池串单独执行最大功率追踪。功率优化电路可以利用电力载波信号的方式向外发送数据，除了使每个光伏组件中的每一个光伏电池串都对应由一个功率优化电路执行最大功率追踪之外还集成了通讯功能。

Description

光伏组件功率优化电路及其通信方法
技术领域
本发明主要涉及到光伏发电技术领域，确切地说，采用了在每个单体光伏组件中都使用了多级功率优化电路的方案，而且功率优化电路可以利用电力载波信号的方式向外发送数据，除了使每个光伏组件中的每一个光伏电池串都对应由一个功率优化电路执行最大功率追踪之外还集成了通讯功能，确保整个光伏组件输出功率的优化和实现数据通信。
背景技术
随着传统化工能源如石油、煤炭、天然气等的不可再生性，及化工能源造成的负面环境问题变得日趋严重，寻找一种取之不尽、周而复始的可再生能源来取代资源有限、对环境有污染的传统化工能源，成为了新能源领域迫切需要解决的重要命题。以新技术和新材料为基础的科技发展，使得可再生能源得到现代化的开发和利用，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，环保和能够持续性发展的新能源在世界各国和地区得到了越来越广泛的应用。由于光伏发电这种新能源具备清洁、安全可靠、运行费用少而且日常维护简单和任意地点随处可用等优势，使光伏发电成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，光伏发电产业在世界范围内也得到了迅速的发展，尤其是在解决能源短缺和偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。
光伏电池的输出特性受到外界温度、光照辐射强度的影响而发生很大的变化，在当前的光伏发电***中，为了使整个发电***更安全可靠的运行，最好是能够及时发现各种潜在的威胁，例如阴影遮挡造成的热斑效应就是一种负面的威胁，它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，所以监控光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数是光伏发电***中很重要的一个环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波作为通讯手段，依靠电力载波很容易就能将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上，再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数。电力线不同于普通的数据通信线路，其初衷是为了进行电能而并非是数据的传输，对于数据通信而言，其信道并不理想，是一个非常不稳定的传输信道，这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。为克服不稳定的问题，电力线宽带载波技术采用了扩频、正交频分复用等调制技术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的一种有效方法，电力线宽带通信采用正交频分复用技术能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。采样类似这样的手段来提高信号的可靠性仅仅是一方面，但在光伏电池和载波同时应用的场合，由于光伏电池自身的电压水准受到周遭环境温度、光辐射强度的影响会发生大幅度的变化，所以在电力线上的载波信号自身传播的畸变再加上电池这种输出特性容易波动的特征混合在一起，导致接收端期望撷取的真实载波信号并不精准、误码率高，而且光伏电池串组叠加的电压也受到载波干扰导致整个串组上的实际电压可能并不在预期的范围内。
在当前的光伏功率优化方式中，几乎都是在光伏组件级执行优化，其大体上是一个优化模块来优化一个或多个光伏组件，但是实际上每个光伏组件通常会包括多个由电池来串联连接构成的电池串，按照现有技术，在光伏组件级进行优化意味着不会单独对每一个独立的电池串进行优化。当出现同一串电池因为制造工艺等问题造成单体电池之间产品一致性问题不好，或发生污垢、云层等外部阴影遮挡事件导致部分电池不能正常发电时，整串的光伏电池的效率损失很严重，而且逆变器尤其是集中式的逆变器在接入的光伏组件阵列数量很多时，会致使各个组串的电池板不能够在自己的最大功率点运行，这些情况都会造成发电量的极大损失，是我们极力要避免发生的。本申请在后文介绍的功率优化电路主要就是解决或者说是缓解这些问题，实现在电池串级别而不是组件级别进行功率优化，来为每个光伏电池串执行主动式功率优化，导入最大功率点追踪以确保每个光伏组件的功率最大优化。另外我们监测光伏组件的工作参数是很重要的一个环节，在大型光伏电站或分布式电站中对每个光伏组件的优劣好坏的评判标准就是参考光伏组件的参数，例如电压电流及功率和温度等，当前如何撷取光伏组件的参数并将其从组件侧可靠地发送出去来实现通信也是我们要解决的问题之一。
发明内容
在本发明中披露了一种光伏组件功率优化电路，任意一个光伏组件均具有多级电池串，其中每一个光伏组件均配置有与其电池串的数量一致的多级电压转换电路；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中：每一级电压转换电路均用于对该任意一个光伏组件中的一个相应的电池串单独执行最大功率追踪；以及与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路设置成并联连接，使它们各自输出的电压共同输出在与该任意一个光伏组件所对应的一个输出电容上。
上述的光伏组件功率优化电路，由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串的总电压等于它上面串联的光伏组件各自所对应的输出电容上的电压的叠加值。
上述的光伏组件功率优化电路，与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中：每个电压转换电路的第一和第二输入节点对应分别连接到该任意一个光伏组件中相应的一个电池串的正极和负极；以及每个电压转换电路的第一和第二输出节点对应分别连接到该任意一个光伏组件所对应的一个输出电容的第一端和第二端。
上述的光伏组件功率优化电路，该电压转换电路是升压型的电压转换电路，每个电压转换电路的第一输入节点和第一输出节点之间串联有电感和第一开关以及第二输入节点耦合到第二输出节点，其中电感的一端耦合到第一输入节点而相对的另一端和第一输出节点之间设置第一开关，电感和第一开关之间的互连节点与第二输入节点或第二输出节点之间设置第二开关。
上述的光伏组件功率优化电路，在每个电压转换电路的第一输入节点与电池串的正极之间或在其第二输入节点与电池串的负极之间设置有断路模块；或者在每个电压转换电路的第一输出节点与输出电容的第一端之间或在其第二输出节点与输出电容的第二端之间设置有断路模块。
上述的光伏组件功率优化电路，在与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中定义一个预设的电压转换电路；其中在该预设的电压转换电路的第一输出节点与输出电容的第一端之间设置有断路模块；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第一输出节点均耦合到该预设的电压转换电路的第一输出节点；或者在预设的电压转换电路的第二输出节点与输出电容的第二端之间设置有断路模块；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第二输出节点均耦合到该预设的电压转换电路的第二输出节点。
上述的光伏组件功率优化电路，在与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中定义一个预设的电压转换电路；其中在该预设的电压转换电路的第二输入节点和与该预设的电压转换电路唯一对应的一个电池串的负极之间设置一个断路模块；以及与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第二输出节点也通过该断路模块连到其他各个电压转换电路各自唯一对应的一个电池串的负极。
上述的光伏组件功率优化电路，由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串中光伏组件各自的输出电容相互串联连接；在每一个光伏组件所对应的一个输出电容的第一端和第二端之间连接有与输出电容并联的载波发送模块，在第一端和第二端之间设置有与输出电容串联的控制开关；在一个指定的光伏组件所对应的一个载波发送模块向将电池组串中所有输出电容串接起来的传输线上发送载波信号的阶段，与该指定的光伏组件对应的输出电容串联在一起的控制开关处于关断状态，而电池组串中除了该指定的光伏组件之外其他的光伏组件所对应的控制开关处于接通状态以构成载波信号的传播通路。
上述的光伏组件功率优化电路，由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串中多个光伏组件各自对应的输出电容通过传输线路而相互串联连接；在每一个光伏组件对应的多级电压转换电路具有的一个输出电容的第一端和第二端之间设置一个与该输出电容串联的控制开关；任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路所配置的该控制开关被接通时，与该任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路处于将接收的电压予以转换输出的第一工作模式；任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路所配置的该控制开关被关断时，与该任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路当中的任意一个指定电路处于将在高低电平间跳变的激励脉冲耦合到所述传输线路上作为载波信号的第二工作模式；其中激励脉冲源于：用于驱动该指定电路的脉冲宽度调制信号迫使该指定电路输出的电压随着脉冲宽度调制信号的频率而发生阶跃变化，输出的阶跃电压视为激励脉冲。
本申请的另一个实施例披露了一种根据上述的光伏组件功率优化电路的通信方法，其中由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串中光伏组件各自的输出电容相互串联连接，在每一个光伏组件所配置的一个输出电容的第一端和第二端之间连接有与输出电容并联的载波发送模块，及在第一端和第二端之间设置有与输出电容串联的控制开关；在任意一个指定的光伏组件所配置的一个载波发送模块向将电池组串中所有输出电容串接起来的传输线上发送载波信号执行通信时：指定的光伏组件配置的一个处理器将与该指定的光伏组件对应的输出电容串联在一起的控制开关驱动至进入/处于关断状态，电池组串中除了该指定的光伏组件之外余下的其他光伏组件各自配置的处理器将各自对应的控制开关驱动至进入/处于接通状态藉此形成所述载波信号的广播通路。
上述的通信方法，该电压转换电路是升压型的BOOST电压转换电路并且与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中：每个电压转换电路的第一和第二输入节点对应分别连接到该任意一个光伏组件中相应的一个电池串的正极和负极；以及每一个电压转换电路的第一输出节点和第二输出节点对应分别连接到该任意一个光伏组件所对应的一个输出电容的第一端和第二端。
上述的通信方法，在每一个电压转换电路的第一输入节点和与该电压转换电路唯一对应的一个电池串的正极之间设置有断路模块，或者在每一个电压转换电路的第二输入节点和与该电压转换电路唯一对应的一个电池串的负极之间设置有断路模块；或在每一个电压转换电路的第一输出节点与输出电容的第一端之间设置有断路模块，或在每一个电压转换电路的第二输出节点与输出电容的第二端之间设置有断路模块。
上述的通信方法，在与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中定义一个预设的电压转换电路；其中在该预设的电压转换电路的第一输出节点与输出电容的第一端之间设置有断路模块；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第一输出节点均耦合到该预设的电压转换电路的第一输出节点；或者，在预设的电压转换电路的第二输出节点与输出电容的第二端之间设置有断路模块；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第二输出节点均耦合到该预设的电压转换电路的第二输出节点。
本申请的另一个实施例披露了根据上述的光伏组件功率优化电路的通信方法，由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串中多个光伏组件各自对应的输出电容通过传输线路而相互串联连接，在每一个光伏组件对应的多级电压转换电路具有的一个输出电容的第一端和第二端之间设置一个与该输出电容串联的控制开关；在任意一个指定的光伏组件所配置的多级电压转换电路向将所述传输线路上发送载波信号执行通信时：该指定的光伏组件配置的一个处理器将与该指定的光伏组件对应的输出电容串联在一起的控制开关驱动至少关断一次，电池组串中除了该指定的光伏组件之外余下的其他光伏组件各自配置的处理器将各自对应的控制开关驱动至进入/处于接通状态藉此形成所述载波信号的传播通路；其中在该指定的光伏组件对应的多级电压转换电路所设置的该控制开关被关断时，与该指定的光伏组件对应的多级电压转换电路当中的任意一个指定/预设的电路将在高低电平间跳变的激励脉冲耦合到所述传输线路上作为载波信号，激励脉冲源于：用于驱动该指定/预设电路的脉冲宽度调制信号迫使该指定电路输出的电压随着脉冲宽度调制信号的频率而发生阶跃变化，输出的阶跃电压视为激励脉冲。
附图说明
阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见：
图1是光伏组件通过配套的优化电路构成电池组串的范例示意图。
图2是任意一个光伏组件的优化电路带有多级电压转换电路的范例示意图。
图3是电压转换电路采用BOOST的范例示意图。
图4是电压转换电路输入一侧采用断路模块的范例示意图。
图5是电压转换电路输出一侧采用断路模块的范例示意图。
图6是电压转换电路输出一侧采用同一个断路模块的范例示意图。
图7是电压转换电路配合载波通信模块的范例示意图。
图8是电压转换电路输入一侧采用同一个断路模块的范例示意图。
图9是电压转换电路自身作为载波通信模块的范例示意图。
具体实施方式
下面将结合各实施例，对本发明的技术方案进行清楚完整的阐述，但所描述的实施例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部的实施例，基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本发明的保护范围。
参见图1，光伏组件阵列是光伏发电***从光能到电能转换的基础，图1中显示了光伏组件阵列中安装有基本的多个电池组串101，而且每一个电池组串101由多个串联连接的光伏组件PV_1、PV_2……光伏组件PV_N串接构成，在本申请中每块光伏组件或称光伏电池PV均配置有执行最大功率追踪MPPT的功率优化电路，例如第一个光伏组件PV_1产生的光伏电压由第一个功率优化电路BS_1进行电压转换以执行功率优化，第二个光伏组件PV_1产生的光伏电压由第二个功率优化电路BS_1进行电压转换，依此类推直至第N个光伏组件PV-N产生的光伏电压由第N个功率优化电路BS_N进行电压转换以执行功率优化，N为自然数。其实与每块光伏电池PV对应的功率优化电路BS输出的电压才可以表征该光伏电池PV提供在光伏电池组串101上的实际电压，假定任意一串的光伏电池组串101串接有第一级光伏组件PV_1、第二级光伏组件PV_1……至第N级的光伏组件PV_1，第一级功率优化电路BS_1用于将第一级光伏电池PV_1的光伏电压源执行最大功率追踪而进行电压转换并输出V1，直至第N级功率优化电路BS_N用于将第N级的光伏电池PV_N的光伏电压源执行最大功率追踪而进行电压转换并输出VN，可以获悉任意一串光伏电池组串101上总的串级电压等于：第一级功率优化电路BS_1输出的电压V1加上第二级功率优化电路BS_2输出的电压V2然后再加上第三级功率优化电路BS_3输出的电压……直至累加到第N级的功率优化电路BS_N输出的电压VN，串级电压的运算结果就等于V1+V2+……VN。功率优化电路BS可以采用升压BOOST、降压型的BUCK或升降压型的BUCK-BOOST电路。须强调的是，现有技术中披露和公开的针对光伏电池的最大功率追踪的任何方案同样适用于本申请的电压转换电路，因此本申请不再单独对电压转换电路是如何执行最大功率追踪的方案予以赘述。图1中，第一级功率优化电路BS_1、第二级功率优化电路BS_2直至第N级的功率优化电路BS_N等通过传输线LAN串联连接，传输线LAN上由它们叠加的串级电压被输送给类似于汇流箱或者逆变器170等电力设备进行汇流和逆变后再并网到交流电。
参见图2，已知传输线LAN将每块光伏电池PV对应的功率优化电路BS串联连接起来使光伏电池组串101上的实际总的电压等于V1+V2+……VN。在图2中还可以观察到光伏电池PV其实具备第一级电池串ST1和第二级电池串ST1及第三级电池串ST1，甚至更多数量的电池串string。光伏电池的效率主要受两方面的影响：第一是光伏电池的内部特性；第二是光伏电池的周边使用环境如阳光辐照度、负载状况和温度条件。在不同的外界条件下，光伏电池可运行在不同且唯一的最大功率点上。因此对于光伏电池的发电***来说，应当寻求任何光照条件下光伏电池的实时最优工作状态，以最大限度地将光能转化为电能。针对图1的光伏组件而言，当前的技术手段在优化和跟踪光伏电池的最大功率点时，是优化某个光伏组件整体的输出电压和输出电流，计算出输出功率实现对最大功率点的追踪，但不是电池串string级别的优化。这种优化模式的最大缺陷是：只考虑优化光伏组件整体的输出而不对单个电池串string进行优化，但更实际情况却是：由于任意一个光伏组件当中的各个电池串ST1至ST3彼此之间存在着个体之间的光伏特性差异，例如制造差异，在同样的光照条件下它们各自输出的电压水准就未必完全相同，所以仅仅对整个光伏组件PV整体进行最大功率点跟踪就不一定是理想的功率输出状态。在本申请在后续内容中，将竭力克服现有技术存在的问题，介绍如何对电池串ST1至ST3进行独立的电池串级别的优化，替代现有PV级别的优化，最大限度地将光能转化为电能。
参见图3，第一个电池串ST1利用第一个升压式BOOST变换电路BOOST1来产生期望的电压输出。参见图3，功率优化电路中的第一个电压转换电路BOOST1的第一输入节点NI1连接到光伏组件PV_K(K≤N)中相应的与BOOST1电路唯一对应的一个电池串ST1的正极，第一个电压转换电路BOOST1的第二输入节点NI2连接到与BOOST1电路唯一对应的一个电池串ST1的负极。并且第一个电压转换电路BOOST1的第一输出节点NO1连接到光伏组件PV_K唯一对应的一个输出电容CO的第一端ND1，第一个电压转换电路BOOST1的第二输出节点NO2连接到光伏组件PV_K对应的输出电容CO的第二端ND2。在一个可选实施例中，第一个电压转换电路BOOST1的第一输入节点NI1和第一输出节点NO1之间串联有电感L1和第一开关S1以及它的第二输入节点NI2耦合到第二输出节点NO2，其中电感L1的一端耦合到第一输入节点NI1而电感L1的相对另一端和第一输出节点NO1之间设置第一开关S1，电感L1和第一开关S1之间的一个互连节点NX1与第二输入节点NI2或第二输出节点NO2之间设置第二开关S2。注意电压转换电路BOOST1中的第一开关S1还可以被一个续流二极管替代。该升压型的电压变换电路的MPPT基本原理是：BOOST1电路的第一输入端NI1和第二输入端NI2从第一个电池串ST1的阳极和阴极间撷取到直流电压源，运行MPPT的处理器200产生的第一路脉冲宽度调制信号PWM分别耦合到第一开关S1和第二开关S2各自的控制端，在升压电路BOOST1的MPPT开关周期内，需要将第二开关S2接通：调制信号PWM驱动第二开关S2接通并关闭续流的第一开关S1，电感L1的电流增加，调制信号PWM还驱动第二开关S2关断和接通续流的第一开关S1，则电感L1的电流减小并开始释放能量和为电容CO进行充电，此时接通的续流开关S1进行续流，这是BOOST升压型电压转换电路的基本原理。在升压电路执行最大功率MPPT优化运算时，换言之，就是利用脉宽调制信号PWM周期性的交替接通第一开关和第二开关S1-S2。须注意的是在业界最大功率追踪Maximum Power Point Tracking是成熟技术，现有技术中常见的最大功率追踪有恒定电压法、电导增量法、扰动观察法等，本申请不予赘述。
参见图3，第二个电池串ST2利用第二个升压式BOOST变换电路BOOST2来产生期望的电压输出。参见图3，功率优化电路中的第二个电压转换电路BOOST2的第一输入节点NI1连接到光伏组件PV_K(K≤N)中相应的与BOOST2电路唯一对应的一个电池串ST2的正极，而且第二个电压转换电路BOOST2的第二输入节点NI2连接到相应的与BOOST2电路唯一对应的一个电池串ST2的负极。第二个电压转换电路BOOST2的第一输出节点NO1连接到光伏组件PV_K唯一对应的输出电容CO的第一端ND1，第二个电压转换电路BOOST2的第二输出节点NO2连接到光伏组件PV_K唯一对应的输出电容CO的第二端ND2。第二个电压转换电路BOOST2的第一输入节点NI1和第一输出节点NO1之间串联有电感L1和第一开关S1以及它的第二输入节点NI2耦合到第二输出节点NO2，其中电感L1的一端耦合到第一输入节点NI1而电感L1的相对另一端和第一输出节点NO1之间设置第一开关S1，以及在电感L1和第一开关S1之间的一个互连节点NX2处与第二输入节点NI2或第二输出节点NO2之间设置第二开关S2。注意电压转换电路BOOST2中的第一开关S1还可以被一个续流二极管替代。第二个升压型变换电路的基本原理是与BOOST1电路相同：在BOOST2的MPPT开关周期内，需要将第二开关S2接通，处理器200产生的第二路调制信号PWM驱动第二开关S2接通并关闭第一开关S1导致电感L1的电流增加，第二路调制信号PWM还让第二开关S2关断和接通第一开关S1，则电感L1的电流减小并开始释放能量从而为输出电容CO进行充电，此时接通续流的第一开关S1进行续流。
参见图3，第三个电池串ST3利用第三个升压式BOOST变换电路BOOST3来产生期望的电压输出。参见图3，功率优化电路中的第三个电压转换电路BOOST3的第一输入节点NI1连接到光伏组件PV_K(K≤N)中相应的与BOOST3电路唯一对应的一个电池串ST3的正极，以及第三个电压转换电路BOOST3的第二输入节点NI2连接到相应的与BOOST3电路唯一对应的一个电池串ST3的负极。第三个电压转换电路BOOST3的第一输出节点NO1连接到光伏组件PV_K唯一对应的输出电容CO的第一端ND1，第三个电压转换电路BOOST3的第二输出节点NO2连接到光伏组件PV_K唯一对应的输出电容CO的第二端ND2。第三个电压转换电路BOOST3的第一输入节点NI1和第一输出节点NO1之间串联有电感L1和第一开关S1以及它的第二输入节点NI2耦合到第二输出节点NO2，其中电感L1的一端耦合到第一输入节点NI1而电感L1的相对另一端和第一输出节点NO1之间设置第一开关S1，而且还在电感L1和第一开关S1之间的一个互连节点NX3处与第二输入节点NI2或与第二输出节点NO2之间设置第二开关S2。注意第三个电压转换电路BOOST3中第一开关S1还可以被续流二极管替代。第三个升压型变换电路的基本原理是与BOOST1电路相同，在BOOST3升压电路的MPPT开关周期内需要将第二开关S2接通，处理器200输出的第三路调制信号PWM让第二开关S2接通并关闭第一开关S1导致电感L的电流增加，调制信号PWM还让第二开关S2关断和接通第一开关S1，则电感L1的电流减小并开始释放能量，从而为电容CO进行充电，此时接通续流的第一开关S1进行续流。
参见图2，并结合图3，在传输线LAN上将每块光伏电池PV各自对应的功率优化电路BS串联连接起来使光伏电池组串101上的实际总的电压等于V1+V2+…VN。我们以任意的一个光伏电池PV为例，它当中的第一级电池串ST1和第二级电池串ST1以及第三级电池串ST1每个个体因为自身的电池特性而产生的电压可能偏低，还例如，在当时光照强度不是十分强的情况下每个个体电池串String产生的电压也可能偏低，按照本申请披露的内容，采用BOOST1-BOOST3可以大幅度抬高某一个光伏电池PV所对应的输出电容CO上的电压值，电池组串101上的总电压等于V1+…VN仍然满足要求。
参见图4，在一个可选的实施例中，可以在第一个电压转换电路BOOST1的第一输入节点NI1与电池串ST1的正极之间设置一个断路模块BRE，或者可以在第一个电压转换电路BOOST1的第二输入节点NI2与电池串ST1负极间设置一个断路模块BRE。或者是在第一个电压转换电路BOOST1的第一输出节点NO1与输出电容CO第一端ND1之间设置一个断路模块BRE，或在第一个电压转换电路BOOST1的第二输出节点NO2与输出电容CO的第二端ND2之间设置一个断路模块BRE。设置断路模块的意义是因为升压型的电路在某些情况下需要控制它停止运转/休眠，例如光伏组件PV_K当中的某些电池个体温度过高甚至会引发火灾等意外故障，还譬如如果人工需要检修组件或者巡查整个或部分电力***，可避免高压危及到巡检人员的人身安全。断路模块BRE例如采用继电器等可以直接由处理器200发出的驱动信号来执行关断/接通的指令。
参见图4，按照相同的道理，同样可以在电压转换电路BOOST2的第一输入节点NI1和与BOOST2唯一对应的电池串ST2的正极之间设置断路模块BRE，或在BOOST2的第二输入节点NI2与电池串ST2的负极间设置断路模块BRE。或在BOOST2的第一输出节点NO1和与PV_K唯一对应的输出电容CO的第一端ND1之间设断路模块BRE，或者在BOOST2的第二输出节点NO2和与PV_K唯一对应的输出电容CO的第二端ND2之间设置断路模块BRE。同样还可以在电压转换电路BOOST3的第一输入节点NI1和与升压电路BOOST3唯一对应的电池串ST3的正极之间设置断路模块BRE，或在BOOST3的第二输入节点NI2与电池串ST3的负极间设置断路模块BRE；或在BOOST3的第一输出节点NO1和与PV_K对应的输出电容CO的第一端ND1之间设断路模块BRE，或者在BOOST3的第二输出节点NO2和与PV_K唯一对应的输出电容CO的第二端ND2之间设置断路模块BRE。断路模块BRE受处理器200的控制可以执行关断/接通的指令来控制电压转换电路BOOST2-BOOST3的工作状态。
参见图5，在与某个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中先定义一个预设/指定的电压转换电路BOOST2，实际上BOOST1或BOOST3也可以作为指定的电压转换电路，只不过我们以指定的BOOST2为例来阐明发明精神。在该预设的电压转换电路BOOST2的第二输出节点NO2和与PV_K对应的输出电容CO的第二端之间设置断路模块BRE，与图4中采用多个断路模块RED略有不同，图5的实施例中仅仅是采用单独的一个断路模块BRE就能实现与图5相同的关断/接通等断路功能。与光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中，除了这个预设的电压转换电路BOOST2之外，余下的其他各个电压转换电路BOOST1、BOOST3各自的第二输出节点NO2均耦合到该预设的电压转换电路BOOST2的第二输出节点NO2，图5中显示了电压转换电路BOOST1的第二输出节点NO2直接耦合到该预设的那个电压转换电路BOOST2的第二输出节点NO2，以及电压转换电路BOOST3的第二输出节点NO2也直接耦合到该预设的电压转换电路BOOST2的第二输出节点NO2，所以只要第二电压转换电路BOOST2的第二输出节点NO2与输出电容CO的第二端ND2之间设置的断路模块BRE是关断的，那么第一和第三电压转换电路BOOST1-3也同步关断。图5中单独一个的断路模块BRE也受处理器200的控制并且可以执行关断/接通的指令，来同步控制第一至第三电压转换电路BOOST1-BOOST3的工作状态。
参见图6，在与某个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中先定义一个预设/指定的电压转换电路BOOST2，在该预设的电压转换电路BOOST2的第一输出节点NI1和与PV_K唯一对应的一个输出电容CO的第一端ND1之间设置断路模块BRE，与光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中，除了预设的电压转换电路BOOST2之外，余下的其他各个电压转换电路BOOST1、BOOST3各自的第一输出节点NO1均直接耦合到该预设的电压转换电路BOOST2的第一输出节点NO1。图6显示了第一电压转换电路BOOST1的第一输出节点NO1耦合到该预设的第二电压转换电路BOOST2的第一输出节点NO1，以及第三电压转换电路BOOST3的第一输出节点NO1同样也直接耦合到该预设的第二电压转换电路BOOST2的第一输出节点NO1，所以只要第二电压转换电路BOOST2的第一输出节点NO1与输出电容CO的第一端ND1之间设置的断路模块BRE是关断的，那么意味着第一和第三电压转换电路BOOST1、BOOST3也同步关断的。图6中单独一个的断路模块BRE也受处理器200的控制并且处理器可以发布命令来指令BRE关断和/或接通，从而来同步控制第一至第三电压转换电路BOOST1-BOOST3的工作状态。
光伏组件或光伏电池PV是光伏发电***的核心部件之一，太阳能电池板在当前主流技术的方向分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，由于硅电池在本领域要求的使用年限一般高达二十多年的寿命，所以对电池板的长期性和持久性监测是必不可少的。很多因素都会导致光伏组件的发电效率降低，如光伏组件自身之间的制造差异、安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配等因素都会引起效率地下。以典型的阴影遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，这部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能，由于光伏组件在发生热斑效应严重的地方局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、腐蚀等永久性破坏，给光伏组件的长期安全性和可靠性造成极大地的隐患。光伏电站/***亟待解决的问题就是：能够实时地观察每一块被安装的光伏电池板的工作状态，可以对电池的过温、过压、过流和输出端短接等异常情况进行预警，这对发生异常的电池采取类似于主动安全关断或其他的应急措施是十分有意义的。
参见图7，为了实现这些预定的目标，本申请后续介绍的集成通信功能的光伏组件监测***，可以将光伏电池所有的工作参数都用电力载波反映到电力线上，它为光伏电站对电池执行故障报警、故障快速定位等提供了合适的解决方案，适用于不同规模的并网或离网型的光伏发电***。载波发送模块250和处理器200配合使用，处理器200利用图中未示意出的采集模块将光伏电池PV的电压、电流、功率、温度等一系列的指定工作参数进行采集，注意采集这些工作参数的采集模块属于现有技术，任何可采集电池这些参数的方案均兼容本申请，因此本申请不再单独对现有的采集模块单独阐释。处理器200还可以接收其他电子设备发送到传输线LAN上的数据或指令等信息，并响应和回复。在图7所示的实施例中，处理器200为了将数据从电池侧传输到其他可以解码载波信号的一些电子设备，需要配置有耦合到从电力线输线路LAN上的载波发送模块250，载波发送模块用于将其产生的载波信号耦合到传输线LAN上。作为感测和解码载波信号的一方，解码器通常带有传感器模块和带通滤波器模块及处理单元等，电力线穿过传感器模块(如罗氏空心线圈传感器等)藉此由传感器模块来侦测传输线上的载波信号，而为了更精确的捕获真实的载波数据和屏蔽噪声，之后带通滤波器模块需要对传感器模块感测到的载波信号进行滤波，主要滤除不在指定频率范围内的杂波，只有在指定频率范围内的载波才可以表示预期的真实载波信号，处理单元接收真实载波信号和解码其载波数据。
参见图7，载波发送模块250包括并联的旁路电容CBC和第二电阻R2，还包括开关器件SBC、第一电阻R1，在连接关系上：旁路电容CBC和第二电阻R2先并联后它们再和开关器件SBC、第一电阻R1串联在输出电容CO的第一端ND1和第二端ND2之间，注意并联结构(CBC-R2)、第一电阻R1、开关器件SBC这三者在第一端ND1和第二端ND2之间的串联位置关系可以任意对调。由多个光伏组件PV_1……PV_N串联连接构成一个电池组串101，每个电池组串101中光伏组件PV_1……PV_N各自的输出电容CO相互串联连接，在串接关系上：任意当前一级的光伏组件PV_K唯一对应的输出电容CO的第一端ND1连接到上一级光伏组件PV_K-1对应的输出电容CO的第二端ND2，当前一级的光伏组件PV_K对应的输出电容CO的第二端ND2连接到下一级光伏组件PV_K+1唯一对应的输出电容CO的第一端ND1，光伏组件PV_1……PV_N各自的输出电容CO藉此通过传输线LAN相互串联。在本申请中，可以认为光伏组件PV_K所对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3共同配置有用于输出电压的第一端ND1和第二端ND2，这里的输出电压是多级电压转换电路BOOST1-BOOST3共同输出的电压，而我们还可以在第一端ND1和第二端ND2之间连接一个输出电容CO。第一端ND1和第二端ND2对应分别还可以命名为第一电压输出端和第二电压输出端。
参见图7，在任意一个光伏组件PV_K唯一对应的输出电容CO的第一端ND1和第二端ND2之间设有与PV_K唯一对应的输出电容CO相并联的载波发送模块250。也可以说：在光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3配置的第一端ND1和第二端ND2之间连接一个载波发送模块250。还在输出电容CO的第一端ND1和第二端ND2之间设置有与输出电容CO串联的控制开关SO，相当于BOOST1-BOOST3共同配置的用于输出电压的第一端ND1和第二端ND2之间串联有CO和SO。观察载波发送模块250的支路：包括第一电阻R1、旁路电容SBC及开关元件SO，该支路中还设置有并联在旁路电容SBC两端的第二电阻R1。在载波发送模块250将载波信号广播/传送到传输线LAN上的阶段：处理器200控制开关SO在接通和关断之间切换，则流经载波发送模块250支路的跳变电流会被注入到传输线LAN上被视为携带有数据的载波信号，当开关元件SO接通的瞬态，这里的支路中会产生一个流通的电流——也即其跳变电流的状态是支路中存在着电流，但开关元件SO关断的瞬态这里的支路的电流会瞬间切断——其跳变电流的状态是支路中不存在电流。按照这种在传输线LAN上扰动方案，会在支路中产生和处理器200输出的用于驱动SBC的驱动信号几乎同频率而跳变的电流。
参见图7，例如旁路电容CBC和第二电阻R2各自的一端互连后，它们互连的一端与输出电容CO的第一端ND1之间连接有第一电阻R1，旁路电容CBC和第二电阻R2各自的相对另一端互连后再连接到开关器件SO的一个端子上，开关器件SO的另一个相对的端子则直接连接到输出电容CO的第二端ND2。在载波电路中，可先保持开关SO处于关断的状态，如果处理器200试图与外部电子设备通过载波建立通信交互，处理器200发送的驱动信号快速从第一逻辑状态(如低电平)翻转成第二逻辑状态(如高电平)然后又回到第一逻辑状态，从而在驱动下接通的开关SO被接通又关断，该关-开-关的过程可以重复多次。认为在通信阶段：控制开关SO的驱动信号具有近乎瞬态跳转的上升沿或下降沿时刻，会接通开关SO而产生流经载波支路的谐波或称载波电流，该载波将会注入到传输线LAN上。可以利用各种载波检测手段(如空心线圈传感器或高频互感器、带通滤波器、解编码器)从流经电力传输线路上的电流信息中提取载波发送模块发送的载波信号进行解调。虽然图中没有示意出来，处理器200可以利用现有的各种检测手段来监测光伏电池PV的输出电压和输出电流以及功率和温度等数据参数情况，数据可以被处理器以控制载波发送模块250发送载波的方式广播到传输线路LAN上，如虚线的传播路径。
参见图7，由多个光伏组件PV_1……PV_N串联连接构成一个电池组串101，每个电池组串101中光伏组件PV_1……PV_N各自的输出电容CO相互串联连接。注意多个串联的光伏组件当中：其中任意当前的一个光伏组件发出的载波需要从其他光伏组件的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3设置的第一端ND1和第二端ND2之间传播，所以其他光伏组件的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3设置的第一端ND1和第二端ND2之间应当建立适当的通信通路。例如：图7中光伏组件PV_1……PV_N串接，我们选择其中的光伏组件PV_K和光伏组件PV_K-1为例来阐明这种通信机制。当前第K级的光伏组件PV_K利用功率优化电路BS_K进行功率优化，而前一级也即第K-1级的光伏组件PV_K则利用功率优化电路BS_K-1进行功率优化，功率优化电路BS_K和BS_K-1都可以包含上文介绍的BOOST1至BOOST3的电路，当然优化电路也可以采用其他现有技术的功率优化方案。与光伏组件PV_K唯一对应的多级电压转换电路(BS_K)设置有第一端ND1和第二端ND2，在与组件PV_K对应的多级电压转换电路(BS_K)设置的第一端ND1和第二端ND2之间串联有CO和SO。与此同时，与光伏组件PV_K-1唯一对应的多级电压转换电路(BS_K-1)设置有第一端ND1和第二端ND2，在与光伏组件PV_K-1对应的多级电压转换电路(BS_K-1)设置的第一端ND1和第二端ND2间串联有CO和SO。在串接的光伏组件PV_1……PV_N中，为了容易区分我们先行定义一个预设/指定的光伏组件PV_K，在这个预设/指定的光伏组件PV_K所对应的一个载波发送模块250向传输线LAN发送载波信号的阶段，与该指定的光伏组件PV_K对应的输出电容CO串联在一起的控制开关SO处于关断状态，由光伏组件PV_K配套的处理器200驱动开关SO至进入关断，而电池组串101中除了该指定的光伏组件PV_K之外其他的各个光伏组件所对应的控制开关SO处于接通状态以构成载波信号的传播通路，也即其他光伏组件的输出电容CO的第一端ND1和第二端ND2之间的开关应该是接通状态可以让载波顺利从第一端ND1和第二端ND2间的CO/SO路径广播。例如利用任意的前一级的光伏组件PV_K-1作为电池组串101中除了指定的光伏组件PV_K之外其他的各个光伏组件的一个代表，来详尽的阐释光伏组件PV_K配置的载波发送模块250发送的载波是如何在其他各个光伏组件各自对应的多级电压转换电路所设置的第一端ND1和第二端ND2之间传播的。先分析各个电容CO是如何串联的：当前一级的光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路(BS_K)设有的第一端ND1通过传输线LAN直接连接到它前一级的光伏组件PV_K-1对应的多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第二端ND2上，同理，当前一级的光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路(BS_K)设有的第二端ND2也通过传输线LAN直接连接到它后一级光伏组件PV_K+1对应的多级电压转换电路(BS_K+1)设有的第一端ND1上。基于上述拓扑结构，光伏组件PV_K配置的载波发送模块250发送的载波耦合到电压转换电路(BS_K)设有的第一端ND1和第二端ND2处，还耦合到传输线LAN上，且载波需要在与光伏组件PV_K-1对应的多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第一端ND1和第二端ND2之间传播，所以光伏组件PV_K-1配套的处理器200必须将光伏组件PV_K-1配套的开关SO接通，也即多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第一端ND1和第二端ND2之间设置的开关SO接通后，光伏组件PV_K所配置的载波发送模块250发送的载波就可以在多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第一端ND1和第二端ND2之间的通路上顺畅地传播，否则当前一级光伏组件PV_K发送的载波就会在其他光伏组件PV_K-1的第一端ND1和第二端ND2之间截止。图7结合图3-6，在其他的可选实施例中，除了将多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第一端ND1和第二端ND2之间的开关SO接通外，还可以将多级电压转换电路(BS_K-1)中的任意一个BOOST的第一开关S1和第二开关S2同时接通来构建载波通路，具体而言，譬如即使该多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第一端ND1和第二端ND2之间的开关SO关断，但是多级电压转换电路(BS_K-1)中的任意一个BOOST1或BOOST2或BOOST3当中的第一开关S1和第二开关S2同时接通，则载波信号可以通过多级电压转换电路(BS_K-1)中的任意一个BOOST的第一开关S1和第二开关S2，在多级电压转换电路(BS_K-1)设有的第一端ND1和第二端ND2之间自由传播。也即当前指定的组件发送载波的阶段如果其他的光伏组件选择在通信阶段将开关SO关断，则电池组串中余下其他的光伏组件可以选择接通将多个BOOST中任意之一的开关S1-S2接通来搭建载波信号的传播路径。
参见图8，与图3-6的实施例略有不同，在与任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中定义一个预设的电压转换电路BOOST2，其中在该预设的电压转换电路BOOST2的第二输入节点NI2和与该预设的电压转换电路BOOST2唯一对应的一个电池串ST_2的负极之间设置一个断路模块BRE，以及在与该任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中，除了该预设的电压转换电路BOOST2之外，多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中余下的其他各个电压转换电路也即BOOST1、BOOST3各自的第二输出节点NI2也通过该断路模块BRE连到其他各个电压转换电路BOOST1、BOOST3各自唯一对应的一个电池串的负极。具体而言譬如是第二个电压转换电路BOOST2的第二输入节点NI2和与BOOST2唯一对应的一个电池串ST_2的负极之间设置断路模块BRE，但是第一个电压转换电路BOOST1的第二输入节点NI2也通过断路模块BRE后再连到和与BOOST1唯一对应的电池串ST_1的负极，第三个电压转换电路BOOST3的第二输入节点NI2也通过断路模块BRE后再连到和与BOOST3唯一对应的电池串ST_3的负极除此之外，图8中多级电压转换电路的其他技术特征与图3的实施例基本相同。在本申请中，与BOOST1电路对应的第一个电池串ST_1的另一种标识是ST1，与BOOST2电路对应的第二个电池串ST_2的另一种标识是ST2，与BOOST3电路对应的第三个电池串ST_3的另一种标识是ST3。其中由BOOST1电路对电池串ST_1进行优化，由BOOST2电路对电池串ST_2进行优化以及由BOOST3电路对电池串ST_3进行优化。图8较之图5-6的优势是：图8中即使断路模块关断之后，还可以控制BOOST1-3中的任意一者的第一开关S1和第二开关S2接通来在第一端ND1和第二端ND2之间建立电压/电流或载波的通路；但是在图5-6中一断断路模块被关断之后，与光伏组件PV_K对应的电压转换电路BOOST1-BOOST带有的第一端ND1和第二端ND2之间再也无法建立电压/电流和载波的通路。
参见图9，与图7的实施例略有不同，但是也能实现载波的发送。并且也是由多个光伏组件PV_1……PV_N串联连接构成一个电池组串101，每个电池组串101中的多个光伏组件PV_1……PV_N各自的输出电容CO相互串联连接，多个光伏组件各自对应的输出电容CO通过传输线路LAN相互串联连接。在图9的实施例中，光伏组件PV_K配置的多级电压转换电路(即BS_K中的各个BOOST1-BOOST3电路)设置有第一端ND1和第二端ND2，进一步而言，还在PV_K配置的多级电压转换电路或优化电路BS_K带有的第一端ND1和第二端ND2之间串联连接有开关SO和电容CO。注意图9的实施例中开关SO用作产生载波的方式与图7不同。在每一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3具有/对应的一个输出电容CO的第一端ND1和第二端ND2之间设置一个与该输出电容CO串联的控制开关SO；任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3所配置的该控制开关SO被接通时，与该任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3处于将接收的电压予以转换输出的第一工作模式，也即第一个BOOST1处于将第一个ST_1的光伏电压予以转换输出的工作模式，第二个BOOST2处于将第二个ST_2的光伏电压予以转换输出的工作模式和第三个BOOST3处于将第三个ST_3的光伏电压予以转换输出的工作模式。注意电压转换电路BOOST1-BOOST3处于第一工作模式是指处理器200输出的PWM驱动电压转换电路执行功率优化的过程。与之相反，如果任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3所配置的该控制开关SO被关断时，则与该任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3当中的任意一个指定电路(例如可以是BOOST1或BOOST2或BOOST3)处于将在高低电平间跳变的激励脉冲Signal耦合到所述传输线路LAN上作为载波信号的第二工作模式，主要是从光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3带有的第一端ND1和第二端ND2处将该激励脉冲Signal耦合到传输线路LAN上。其中激励脉冲Signal源于：用于驱动多级电压转换电路BOOST1-BOOST3当中该指定电路的脉冲宽度调制信号PWM迫使该指定电路输出的电压(从第一和第二输出节点NO1-NO2)随着脉冲宽度调制信号PWM的频率而发生阶跃变化，从第一和第二输出节点NO1-NO2输出的阶跃电压视为激励脉冲Signal。
参见图9，以与光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3中第一个至第三个电压转换电路BOOST1-3为例，BOOST1-3各自的输出电压分别输出在输出电容CO上，此时电压转换电路BOOST1-3设置的控制开关SO和输出电容CO串联在电压转换电路BOOST1-3设置的第一端ND1和第二端ND2之间。常规阶段，在电压转换电路BOOST1-3的控制开关SO被接通时，电压转换电路BOOST1-3将其各自接收光伏电池产生的光伏电压执行MPPT予以电压转换输出在输出电容CO上，此阶段这些电压转换电路BOOST1-3体现出是一个正常的电压转换器voltage converter并且能够输出较为正常的平稳电压，虽然电压转换电路BOOST1或BOOST2或BOOST3输出的电压会带有纹波，但输出电压基本会稳定在电压上限值VUPPER和下限值VLOWER之间的范围，输出电压的最高纹波幅值不超过VUPPER，最低纹波幅值不低于VLOWER。这也即与该任意一个光伏组件PV_K对应的多级电压转换电路BOOST1-BOOST3处于将从电池串接收的电压予以转换输出(这里是升压，如果用BUCK电路则是降压)的第一工作模式。
参见图9，一旦处理器200将与PV_K对应的电压转换电路BOOST1-3所设置的控制开关SO关断，电压转换电路BOOST1或BOOST2或BOOST3将输出激励脉冲而不是平稳的电压值。缘由在于：在此时原本驱动电压转换电路BOOST1-3的脉冲宽度调制信号PWM迫使BOOST1或BOOST2或BOOST3输出的电压随着脉冲宽度调制信号的频率而发生阶跃变化。以BOOST1为例，基本的原因是由于BOOST1的输出电压原本输出在输出电容CO上，但是输出电容CO却被强制从BOOST1的第一输出节点NO1和第二输出节点NO2之间断开，导致第一输出节点NO1和第二输出节点NO2之间的电压值随着原本用来调制第一个电压转换电路BOOST1的脉冲宽度调制信号的频率而发生相同频率的阶跃变化，BOOST1的第一输出节点NO1和第二输出节点NO2之间输出的阶跃电压被视为激励脉冲Signal。以这种方案，特意诱使电压转换电路BOOST1的总输出电压在高低电平间跳变，激励脉冲Signal的正向幅值大于上限值VUPPER而其负向幅值低于下限值VLOWER，从传输线路LAN上很容易从稳定的平稳电压中捕获激励脉冲。电压转换电路BOOST1将在高低电平间跳变的激励脉冲(其与驱动电压转换电路BOOST1的脉冲调制信号PWM的频率基本相同)耦合到串接起各个电容CO的传输线路LAN上作为载波信号，因此关断开关SO造成的激励脉冲Signal被视为载波信号。作为一种可选而非必须的方案，BOOST1-BOOST3同步输出激励脉冲则LAN上的激励源振幅更大。
参见图9，处理器200传输数据的通信方法的实现方案为：在处理器200利用载波信号发送二进制数据0(或1)的时间段T，处理器200控制带有开关SO的BS_K的开关SO在时间段T的任意一个周期内一直接通，使BOOST1-3在该周期内进入在正常电压转换的第一工作模式而不输出任何形式的激励脉冲，所以BOOST1-3的第一端ND1和第二端ND2之间输出的码元为0(或1)。相反的是，在处理器200利用载波信号发送二进制数据1(或0)的时间段T，处理器200控制带有开关SO的BS_K的开关SO在该时间段T的任意一个周期内至少关断一次，使BOOST1-3在该周期内至少进入一次非正常电压转换的第二工作模式而输出不低于一簇该激励脉冲Signal，所以BOOST1-3的第一端ND1和第二端ND2之间输出的码元为1(或0)。在优选的实施例中，时间段T内第一个周期输送的首个起始字节/起始位时最好是用出现至少一次激励脉冲来表示，这是因为激励脉冲Signal能明显的区别于BOOST1-3输出的平稳电压，起始字节用出现非正常的电压转换的第二工作模式而非一直维持在正常的第一电压工作模式，能够轻易地的辨别传输数据的通信程序已经开启。载波在虚线所示的路径上进行传播。
参见图9，很明显与PV_K对应的BOOST1-3电路在发送载波信号的阶段电压转换电路BOOST1-3体现出的不是一个正常的电压转换器voltage converter，无法输出较为正常的平稳电压值，此时驱动电压转换电路BOOST1-3的脉冲宽度调制信号原本是用于执行MPPT演算的，但由于控制开关SO被关断导致脉冲宽度调制信号PWM成为激励脉冲产生的源头。图9的实施例与图7相比，电压转换电路BOOST1-3自身直接兼作载波发送电路，无需再设置图7那样的额外的载波发送模块250。
以上通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种光伏组件功率优化电路，任意一个光伏组件均具有多级电池串，其特征在于：
每一个光伏组件均配置有与其电池串数量一致的多级电压转换电路；
其中与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中：每一级电压转换电路均用于对该任意一个光伏组件中的一个相应的电池串单独执行最大功率追踪；
以及与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路设置成并联连接，使它们各自输出的电压共同输出在与该任意一个光伏组件所对应的一个输出电容上；
与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中：
每个电压转换电路的第一和第二输入节点对应分别连接到该任意一个光伏组件中相应的一个电池串的正极和负极；以及
每个电压转换电路的第一和第二输出节点对应分别连接到该任意一个光伏组件所对应的一个输出电容的第一端和第二端；
由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串中多个光伏组件各自对应的输出电容通过传输线路而相互串联连接；
在每一个光伏组件对应的多级电压转换电路具有的一个输出电容的第一端和第二端之间设置一个与该输出电容串联的控制开关；
任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路所配置的该控制开关被接通时，与该任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路处于将接收的电压予以转换输出的第一工作模式；
任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路所配置的该控制开关被关断时，与该任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路当中的任意一个指定电路处于将在高低电平间跳变的激励脉冲耦合到所述传输线路上作为载波信号的第二工作模式；
其中激励脉冲源于：用于驱动该指定电路的脉冲宽度调制信号迫使该指定电路输出的电压随着脉冲宽度调制信号的频率而发生阶跃变化，输出的阶跃电压视为激励脉冲。
2.根据权利要求1所述的光伏组件功率优化电路，其特征在于，每个电池组串的总电压等于它上面串联的光伏组件各自所对应的输出电容上的电压的叠加值。
3.根据权利要求1所述的光伏组件功率优化电路，其特征在于，该电压转换电路是升压型的电压转换电路，每个电压转换电路的第一输入节点和第一输出节点之间串联有电感和第一开关以及第二输入节点耦合到第二输出节点，其中电感的一端耦合到第一输入节点而相对的另一端和第一输出节点之间设置第一开关，电感和第一开关之间的互连节点与第二输入节点或第二输出节点之间设置第二开关。
4.根据权利要求1所述的光伏组件功率优化电路，其特征在于，在每个电压转换电路的第一输入节点与电池串的正极之间或在其第二输入节点与电池串的负极之间设置有断路模块；或者
在每个电压转换电路的第一输出节点与输出电容的第一端之间或在其第二输出节点与输出电容的第二端之间设置有断路模块。
5.根据权利要求1所述的光伏组件功率优化电路，其特征在于，在与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中定义一个预设的电压转换电路；其中
在该预设的电压转换电路的第一输出节点与输出电容的第一端之间设有断路模块；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第一输出节点均耦合到该预设的电压转换电路的第一输出节点；或者
在该预设的电压转换电路的第二输出节点与输出电容的第二端之间设有断路模块；与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第二输出节点均耦合到该预设的电压转换电路的第二输出节点。
6.根据权利要求1所述的光伏组件功率优化电路，其特征在于，在与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中定义一个预设的电压转换电路；其中
在该预设的电压转换电路的第二输入节点和与该预设的电压转换电路唯一对应的一个电池串的负极之间设置一个断路模块；以及
与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中，除了预设的电压转换电路之外余下的其他各个电压转换电路各自的第二输出节点也通过该断路模块连到其他各个电压转换电路各自唯一对应的一个电池串的负极。
7.一种光伏组件功率优化电路的通信方法，任意一个光伏组件均具有多级电池串，其特征在于，在光伏组件功率优化电路中，每一个光伏组件均配置有与其电池串数量一致的多级电压转换电路，其中与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路中：每一级电压转换电路均用于对该任意一个光伏组件中的一个相应的电池串单独执行最大功率追踪；以及与任意一个光伏组件对应的多级电压转换电路设置成并联连接，使它们各自输出的电压共同输出在与该任意一个光伏组件所对应的一个输出电容上；
由多个光伏组件串联连接构成一个电池组串，每个电池组串中多个光伏组件各自对应的输出电容通过传输线路而相互串联连接，在每一个光伏组件对应的多级电压转换电路具有的一个输出电容的第一端和第二端之间设置一个与该输出电容串联的控制开关；
在任意一个指定的光伏组件所配置的多级电压转换电路向将所述传输线路上发送载波信号执行通信时：
该指定的光伏组件配置的一个处理器将与该指定的光伏组件对应的输出电容串联在一起的控制开关驱动至少关断一次，电池组串中除了该指定的光伏组件之外余下的其他光伏组件各自配置的处理器将各自对应的控制开关驱动至进入接通状态藉此形成所述载波信号的传播通路；
其中在该指定的光伏组件对应的多级电压转换电路所设置的该控制开关被关断时，与该指定的光伏组件对应的多级电压转换电路当中的任意一个指定电路将在高低电平间跳变的激励脉冲耦合到所述传输线路上作为载波信号，激励脉冲源于：用于驱动该指定电路的脉冲宽度调制信号迫使该指定电路输出的电压随着脉冲宽度调制信号的频率而发生阶跃变化，输出的阶跃电压视为激励脉冲。
CN201611118782.4A 2016-12-08 2016-12-08 光伏组件功率优化电路及其通信方法 Active CN108199681B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611118782.4A CN108199681B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 光伏组件功率优化电路及其通信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611118782.4A CN108199681B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 光伏组件功率优化电路及其通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108199681A CN108199681A (zh) 2018-06-22
CN108199681B true CN108199681B (zh) 2020-10-09

Family

ID=62572387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611118782.4A Active CN108199681B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 光伏组件功率优化电路及其通信方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108199681B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114756082A (zh) * 2022-04-14 2022-07-15 帝森克罗德集团有限公司 光伏并网逆变器控制***的最大功率追踪装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120300347A1 (en) * 2011-05-23 2012-11-29 Microsemi Corporation Photo-Voltaic Safety De-Energizing Device
CN103986182A (zh) * 2014-01-21 2014-08-13 云南师范大学 一种基于电力线载波通信的光伏并网***
CN104701877A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 广西大学 新型建筑光伏发电最大功率点跟踪与并网控制装置
CN104734603A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 三峡大学 全独立并联式光伏发电装置
CN105245104A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 江阴万事兴技术有限公司 智能光伏功率调节器及调节方法
CN105939148A (zh) * 2016-07-01 2016-09-14 丰郅(上海)新能源科技有限公司 一种光伏电池监测装置
CN105978476A (zh) * 2016-06-03 2016-09-28 丰郅(上海)新能源科技有限公司 一种逆变器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120300347A1 (en) * 2011-05-23 2012-11-29 Microsemi Corporation Photo-Voltaic Safety De-Energizing Device
CN104701877A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 广西大学 新型建筑光伏发电最大功率点跟踪与并网控制装置
CN103986182A (zh) * 2014-01-21 2014-08-13 云南师范大学 一种基于电力线载波通信的光伏并网***
CN104734603A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 三峡大学 全独立并联式光伏发电装置
CN105245104A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 江阴万事兴技术有限公司 智能光伏功率调节器及调节方法
CN105978476A (zh) * 2016-06-03 2016-09-28 丰郅(上海)新能源科技有限公司 一种逆变器
CN105939148A (zh) * 2016-07-01 2016-09-14 丰郅(上海)新能源科技有限公司 一种光伏电池监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108199681A (zh) 2018-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106253330B (zh) 一种光伏功率优化***
Xiao et al. Review of grid‐tied converter topologies used in photovoltaic systems
CN108206670B (zh) 用于检测光伏电池组串绝缘状态的监测***及监测方法
CN104377732A (zh) 一种基于直流母线分布式mppt光伏发电***
CN106329565B (zh) 一种光伏功率优化***的数据通信方法
CN104393833A (zh) 一种光伏智能电源
CN206611172U (zh) 光伏组件快速关断电路
CN104578171B (zh) 一种直流光伏发电模块的控制方法
CN109428545A (zh) 用于光伏组件的功率优化器在不同工作模式之间切换的方法
CN106301201B (zh) 集成数据通讯功能的功率优化电路及通信方法
CN103091604B (zh) 一种光伏并网发电***的孤岛检测方法和检测装置
CN109412197B (zh) 可产生载波信号的用于光伏组件功率优化的电压转换电路
CN111817666B (zh) 应用于光伏组件智能管理的电路及其启动方法
CN108631820B (zh) 在光伏发电领域实施分级收发数据的通信***及通信方法
CN109428544A (zh) 在电池串组中实现将光伏组件接入或移除的切换方法
KR20070009497A (ko) 절연형 직류발전 모듈이 구성된 태양광 발전장치 및 그태양광 발전장치가 구비된 태양광 발전 관리시스템
CN217087856U (zh) 集成接线盒的光伏组件
CN105932955B (zh) 抑制电势诱导衰减的装置以及抗pid的方法
CN113193595B (zh) 光伏组件的安全管理***及安全管理方法
KR20210121588A (ko) 태양광 발전 시스템의 성능 향상을 위한 차동 전력변환기
CN105978476B (zh) 一种逆变器
CN109412406B (zh) 集成载波发送功能的应用于光伏组件的电压转换电路
CN109428628B (zh) 传送光伏组件实时数据和历史数据的方法
CN108199681B (zh) 光伏组件功率优化电路及其通信方法
CN109391223B (zh) 可分时段收发数据的光伏发电***及其收发数据的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant