光伏优化器
SUN2000 智能光伏优化器用户手册说明书
SUN2000 Smart PV Optimizer User ManualIssue02Date2022-03-25Copyright © Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. 2022. All rights reserved.No part of this document may be reproduced or transmitted in any form or by any means without prior written consent of Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd.Trademarks and Permissionsand other Huawei trademarks are the property of Huawei Technologies Co., Ltd.All other trademarks and trade names mentioned in this document are the property of their respective holders.NoticeThe purchased products, services and features are stipulated by the contract made between Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. and the customer. All or part of the products, services and features described in this document may not be within the purchase scope or the usage scope. Unless otherwise specified in the contract, all statements, information, and recommendations in this document are provided "AS IS" without warranties, guarantees or representations of any kind, either express or implied. The information in this document is subject to change without notice. Every effort has been made in the preparation of this document to ensure accuracy of the contents, but all statements, information, and recommendations in this document do not constitute a warranty of any kind, express or implied.Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd.Address:Huawei Digital Power Antuoshan HeadquartersFutian,Shenzhen 518043People's Republic of ChinaWebsite:https://About This DocumentPurposeThis document describes the functions, electrical specifications, and structure ofthe smart photovoltaic (PV) optimizer.Figures provided in this document are for reference only.Intended AudienceThis document is intended for:●Sales engineers●Technical support engineers●Maintenance engineersSymbol ConventionsThe symbols that may be found in this guide are defined as follows.Change HistoryChanges between document issues are cumulative. The latest document issuecontains all updates made in previous issues.Issue 02 (2021-03-25)Updated 2.1 Overview.Updated 5.1 SUN2000-600W-P Technical Specifications.Updated 5.3 SUN2000-450W-P2 Technical Specifications.Issue 01 (2021-10-30)This issue is the first official release.ContentsAbout This Document (ii)1 Safety Precautions (1)2 Product Introduction (4)2.1 Overview (4)2.2 Structure (5)2.3 Application Scenarios (7)2.4 Configuration Principles (7)3 Smart PV Solution Documentation (10)4 System Maintenance (11)4.1 Setting the Physical Layout of the Smart PV Optimizers (11)4.2 Detecting Optimizer Disconnection (13)4.3 Rapid Shutdown (14)4.4 Troubleshooting (15)4.5 Replacing an Optimizer (16)5 Technical Specifications (18)5.1 SUN2000-600W-P Technical Specifications (18)5.2 SUN2000-450W-P Technical Specifications (19)5.3 SUN2000-450W-P2 Technical Specifications (21)A Acronyms and Abbreviations (23)1 Safety Precautions General Safety●Follow the precautions and special safety instructions provided by Huaweiwhen operating this product. Installation or maintenance personnel must bewell trained, fully understand all safety precautions, and be able to correctlyperform all operations. Huawei will not be liable for any consequences thatmay arise due to violations of general safety requirements or safety standardsconcerning the usage of the equipment.●Before performing operations, read through the safety precautions to preventaccidents. The information provided under the "NOTICE", "CAUTION","WARNING", and "DANGER" headings within this manual is not intended tocover all applicable safety policies, and instead acts as a supplement to thecomprehensive safety information provided.●Follow local laws and regulations when operating the equipment. The safetyinstructions in this document are considered supplementary to local laws andregulations.●Do not operate the equipment or cables during thunderstorms.●Before operating the product, remove any conductors such as jewelry orwatches.●Use insulated tools during operations.●Tighten screws using a torque wrench, and mark them in red and blue fordouble-check. Installation personnel should mark tightened screws in blue.Inspection personnel should confirm that the screws are tightened and thenmark them in red. If screws or bolts used to secure the equipment are nottightened to the required torque, the equipment may fall off the mountingkits.●Follow specified procedures during installation and maintenance. Do notmodify the equipment structure or the recommended installation procedureswithout prior consent from the manufacturer.●Install the product in strict accordance with the quick guide. DeclarationHuawei will not be liable for any consequences in any of the followingcircumstances:●Damage during transportation●Storage conditions that do not meet the requirements specified in thisdocument●Incorrect installation or use●Installation or use by unqualified personnel●Failure to follow the operation instructions and safety precautions on theproduct and in this document●Operation beyond the conditions specified in this document●Operation beyond the specified parameter ranges●Unauthorized modifications to the product or software code or removal of theproduct●Equipment damage due to force majeure (such as lightning, fire, and storms)●Warranty expired and not extended●Installation or use in environments which are not specified in relevantinternational standardsPersonnel RequirementsOnly qualified electricians are allowed to install, connect cables for, maintain,troubleshoot, and replace the optimizer.●Receive professional training.●Read through this document and understand all safety precautions.●Get familiar with the safety specifications about the electrical system.●Understand the composition and working principles of the grid-tied PV powersystem and local regulations.●Wear proper personal protective equipment (PPE).Label Protection●Do not scrawl or damage any warning labels on the optimizer because theselabels contain important information about safe operation.●Do not scrawl or damage the nameplate on the back of the optimizerbecause it contains important product information.System Installation●Ensure that the optimizer is not powered on during the installation.●Reserve appropriate clearances around the optimizer for installation and heatdissipation.Electrical ConnectionsBefore connecting cables, ensure that the optimizer is not damaged. Otherwise,electric shocks or fire may occur.●Ensure that all electrical connections comply with local electrical standards.●Ensure that the cables used in a grid-tied PV power system are properlyconnected and insulated and meet specifications.●The output wiring terminals of the optimizer are not hot-swappable. If theterminals are hot-swapped, the optimizer may be damaged.OperationHigh voltage from the optimizer in operation may cause an electric shock,resulting in serious property damage, injury, or death. Strictly comply with thesafety precautions in this document and other related documents when operatingthe optimizer.●Do not touch the optimizer in operation as its surface temperature is high andmay cause burning.●When operating the equipment, comply with local laws and regulations. Maintenance and ReplacementHigh voltage from the optimizer in operation may cause an electric shock,resulting in serious property damage, injury, or death. Before maintenance, poweroff the optimizer and strictly comply with the safety precautions in this documentand other related documents when operating the optimizer.●Maintain the optimizer with proper understanding of this document andappropriate tools and testing equipment.●Place temporary warning signs or erect fences to prevent unauthorized accessto the maintenance site.●The optimizer can be powered on only after all faults are rectified. Otherwise,faults may escalate or equipment may be damaged.●Observe ESD precautions and wear ESD gloves during maintenance.2 Product Introduction2.1 OverviewThe smart PV optimizer is a DC to DC converter which implements maximumpower point tracking (MPPT) of each PV module to improve the energy yield ofthe PV system. It enables module-level shutdown and monitoring, and supportslong-string design.Functions and Features●Module-level MPPT: Implements maximum power point tracking of each PVmodule to improve the energy yield of the PV system.●Module-level shutdown: Adjusts the module output voltage to a safe rangewhen the output is disconnected or the inverter shuts down.●Module-level monitoring: Monitors the operating status of each PV module.●Long PV string supported: If all PV modules are configured with optimizers, aPV string can contain more PV modules than conventional PV strings. ModelThis document involves the following product models:●SUN2000-600W-P (Long input cable / Short input cable)●SUN2000-450W-P●SUN2000-450W-P2Figure 2-1 Model description (The SUN2000-600W-P optimizer is used as anexample)2.2 StructureOptimizer PortsFigure 2-2 Ports(1) Output port (positive)(2) Output port (negative)(3) Input port (negative)(4) Input port (positive)Optimizer DimensionsFigure 2-3 SUN2000-600W-P (short input cable)/SUN2000-450W-P2 dimensionsFigure 2-4 SUN2000-600W-P (long input cable) dimensionsFigure 2-5 SUN2000-450W-P dimensions2.3 Application ScenariosNO T ESelect PV modules with appropriate cable length to ensure that the optimizer can connectto PV modules.Optimizers configured for all PV modulesAll PV modules are connected to optimizers.In this scenario, the MPPT function, module-level shutdown and monitoring, andlong-string design are supported.Figure 2-6 Optimizers configured for all PV modules2.4 Configuration PrinciplesThe optimizer models supported by different inverters may vary, and differentoptimizers may be configured for the same inverter. Select the optimizer model asrequired.Configuration PrinciplesThe number of optimizers supported in a PV string, the upper limit of the stringpower, and requirements for connecting PV strings in parallel vary according to theinverter model. The configuration principles for different inverter models are asfollows:NO T EIf two strings are connected in parallel to the inverter under the same MPPT circuit, therestrictions for configuring optimizers are as follows:●The PV strings connecting to the same MPPT should contain the same number andmodel of PV modules and optimizers.●All PV modules in the two strings must have the same orientation and tilt angle.You are advised to use long strings instead of Y-shaped terminals.Table 2-1 SUN2000-600W-P/SUN2000-450W-P2 configuration principlesTable 2-2 SUN2000-450W-P configuration principlesOptimizers supported by InvertersThe optimizer models supported by different inverters may vary, as described inthe following table.NO T E"√" indicates supported. "×" indicates not supported.Compatibility Between OptimizersDifferent models of optimizers can be used in the same string. The compatibilitybetween different optimizers is described in the following table.NO T E"√" indicates mixed use supported. "×" indicates mixed use not supported.3Smart PV Solution DocumentationQuick GuideQuick installation guides for different optimizers are:●SUN2000-600W-P: SUN2000-(600W-P , 450W-P2) Smart PV Optimizer Quick Guide●SUN2000-450W-P: SUN2000-450W-P Smart PV Optimizer Quick Guide ●SUN2000-450W-P2: SUN2000-(600W-P , 450W-P2) Smart PV Optimizer Quick GuideOptimizer Installation VideoSee SUN2000-(600W-P , 450W-P2, 450W-P) Smart PV Optimizer Installation Video .You can also scan the QR code below to obtain the installation video:SUN2000 Smart PV Optimizer User Manual3 Smart PV Solution Documentation4 System Maintenance4.1 Setting the Physical Layout of the Smart PV OptimizersNO T E●If smart PV optimizers are configured for PV strings, ensure that the smart PVoptimizers have been successfully connected to the SUN2000 before performing theoperations in this section.●Check that the SN labels of smart PV optimizers are correctly attached to the physicallayout template.●Take and save a photo of the physical layout template. Keep your phone parallel to thetemplate and take a photo in landscape mode. Ensure that the four positioning points inthe corners are in the frame. Ensure that each QR code is attached within the frame.●For some unidentified QR codes, log in to the FusionSolar WebUI to manually bindthem. For details, see section "FAQ 3'' of FusionSolar App Quick Guide.●For details about the physical layout of smart PV optimizers, see FusionSolar AppQuick Guide. You can scan the QR code to download the quick guide.Scenario 1: Setting on the FusionSolar Server Side (Solar Inverter Connected to the Management System)Step 1Log in to the FusionSolar app and tap the plant name on the Home screen toaccess the plant screen. Select Layout, tap , and upload the physical layouttemplate photo as prompted.Figure 4-1 Uploading the physical layout template photoNO T EYou can also upload the physical layout template photo on the WebUI as follows: Log in tohttps:// to access the WebUI of the FusionSolar Smart PVManagement System. On the Home page, click the plant name to go to the plant page.Choose Layout, click Click to Upload, and upload the physical layout template photo.Figure 4-2 Uploading the physical layout template photo (Web)Step 2Log in to https:// to access the WebUI of the FusionSolar Smart PV Management System. On the Home page, click the plantname to go to the plant page. Select Layout. Choose Generate layout, and createa physical layout as prompted. You can also manually create a physical locationlayout.Figure 4-3 Physical layout design of PV modules----EndScenario 2: Setting on the Solar Inverter Side (Solar Inverter Not Connected to the Management System)Step 1Access the Device Commissioning screen on the FusionSolar app to set thephysical layout of Smart PV Optimizers.1.Log in to the FusionSolar app. On the Device Commissioning screen, chooseMaintenance > Optimizer layout. The Optimizer layout screen is displayed.2.Tap the blank area. The Identify image and Add PV modules buttons aredisplayed. You can use either of the following methods to perform operationsas prompted:–Method 1: Tap Identify image and upload the physical layout templatephoto to complete the optimizer layout. (The optimizers that fail to beidentified need to be manually bound.)–Method 2: Tap Add PV modules to manually add PV modules and bindthe optimizers to the PV modules.Figure 4-4 Physical layout design of PV modules----End4.2 Detecting Optimizer DisconnectionLog in to the FusionSolar app, choose Device Commissioning > Maintenance >Optimizer disconnection detection, tap the detection button to detect theoptimizer disconnection, and rectify the fault based on the detection result.Figure 4-5 Detect optimizer disconnection4.3 Rapid ShutdownWhen the output is disconnected or the inverter shuts down, the optimizer canadjust the module output voltage to a safe range to ensure the safety of theconstruction and O&M personnel as well as firefighters.NO T E●The rapid shutdown function is not supported if optimizers are configured for some PVmodules.●You are advised to periodically check whether the rapid shutdown function is normal.If optimizers are configured for all PV modules, the PV system can perform a rapidshutdown to decrease the output voltage to below 120 V within 15s and to below30 V within 30s.Perform the following steps to trigger a rapid shutdown:●Method 1: Turn off the AC switch between the inverter and the power grid.●Method 2: Turn off the DC switch on the inverter.●Method 3: Connect a switch to the DI and GND ports of the inverter to form acircuit. (For details about the DI port, see the corresponding inverter usermanual.) The switch is turned on by default. Turn off the switch to trigger arapid shutdown.4.4 TroubleshootingTable 4-1 Common alarms and troubleshooting measuresNO T EContact the service provider if all suggested measures listed above are completed and thefault still exists.4.5 Replacing an OptimizerPrerequisites●Use dedicated insulation tools, and wear insulation shoes and protectivegloves before performing operations.● A new smart PV optimizer is available.ProcedureStep 1Put on the protective gloves.Step 2Power off the inverter.Step 3Disconnect the input terminals of the optimizer.Step 4Remove the old optimizer.1.Record the cable connection positions on the optimizer and disconnect thecables.2.Loosen the bolt that secures the optimizer and remove the optimizer.Step 5Install a new optimizer.1.Secure the new optimizer to the corresponding bolt and tighten the bolt.2.Connect the cables to the new optimizer based on the recorded information.NO T EIf multiple optimizers need to be replaced, record the mapping information.Step 6Power on the inverter. On the Device Commissioning screen, chooseMaintenance > Subdevice management, and tap Auto search to add the newoptimizer.Step 7On the Device Commissioning screen, choose Maintenance > Optimizer layout, select the corresponding PV module, and bind the new optimizer according to therecorded mapping information. Tap Submit.Step 8Remove the protective gloves.----EndFollow-up ProcedurePack the faulty component and return it to the local Huawei warehouse.5 Technical Specifications5.1 SUN2000-600W-P Technical SpecificationsEfficiencyInputOutputGeneral Specifications5.2 SUN2000-450W-P Technical Specifications EfficiencyInputOutputGeneral Specifications5.3 SUN2000-450W-P2 Technical Specifications EfficiencyInputOutputGeneral SpecificationsA Acronyms and Abbreviations DDCdirect current EEFTelectrical fast transient EMIelectromagnetic interference EMSelectromagnetic susceptibility ESDelectrostatic discharge MMPPTmaximum power point tracking RREradiated emission RSradiated susceptibilitySUN2000 Smart PV Optimizer User Manual A Acronyms and Abbreviations。
局部阴影下MPPT智能优化器与并联优化器对比分析
《西藏科技）2020年12期（总第333期）能源与动力局部阴影下MPPT智能优化器与并联优化器对比分析*罗雅雯1谭恒1周建军2仓啦3赵斌弟（1.长沙理工大学，湖南长沙410114；.西藏富鼎实业有限公司；3.西藏自治区能源研究示范中心，西藏拉萨850000）摘要：针对光伏电站在实际运行中易受局部阴影遮挡，严重影响光伏发电功率问题。
在光伏阵列基础上，采用MPPT技术，建立和设计出不同算法的控制模型，研发光伏电站智能优化器。
并联优化器将改变光伏阵列基础，把阵列中所有串联连接的组件改为以并联连接后稳定输出的优化器产品，将有效降低由于局部阴影而引起的组件失配，解决组件串输出电压不一致产生的问题，可更高效地提升光伏电站的发电功率。
关键词：光伏阵列局部阴影失配损失智能优化器随着能源需求的日益增长，清洁、安全、可再生的新能源受到广泛的关注,光伏发电是当今最有前途的新能源发电方式之一，将可以有效缓解“能源危机”〕。
据2017年统计数据，全球光伏装机容量超过402.5GW,而据2019年统计,全球光伏新增装机约123GW,可见光伏发电前景良好。
正常运行的光伏电站，自然环境也严重地影响着光伏发电系统的效率，主要为高层建筑物、云层、落叶、鸟粪等形成的局部阴影,造成组件失配效应、光伏组件串输出电压不一致，造成汇流箱的熔断和反向保护机制被激活，严重地影响光伏电站的发电效率。
为此,最大程度地削弱由于自然环境造成的光伏电站发电效率降低的难题,提升现有光伏电站发电量，是减少光伏电站投资回收期，让光伏产业可持续发展的关键。
文献［2］进行集中式、组串式和分布式三种最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）架构的比较,结果表明因局部阴影与组件参数失配影响，分布式的效果最优;文献［3］对汇流箱双路MPPT控制器进行研究,以提高光伏变化后追踪最大功率点的速度；文献进行含直流优化器的分布式光伏并网系统建模和文献［5］研究光伏组串电压补偿器优化，都是为了提高光伏系统发电效率。
SUN2000P-375W 智能光伏优化器用户手册说明书
SUN2000P-375W 智能光伏优化器用户手册文档版本 04发布日期2019-07-05华为技术有限公司版权所有© 华为技术有限公司2019。
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华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：前言概述本文档针对智能光伏优化器的功能特性、电气参数、产品结构等内容进行描述。
本文图片仅供参考，具体以实物为准。
读者对象本文档（本指南）主要适用于以下工程师：●销售工程师●技术支持工程师●维护工程师符号约定在本文中可能出现下列标志，它们所代表的含义如下。
修改记录修改记录累积了每次文档更新的说明。
最新版本的文档包含以前所有文档版本的更新内容。
文档版本04 (2019-07-05)更新A 技术指标。
文档版本03 (2018-08-08)更新1 安全注意事项。
文档版本02 (2018-03-12)更新A 技术指标。
文档版本01 (2017-08-01)第一次正式发布。
用户手册目录目录前言 (ii)1 安全注意事项 (1)2 产品介绍 (4)2.1 产品概述 (4)2.2 工作原理 (4)2.3 应用场景 (5)2.4 型号说明 (7)2.5 产品结构 (7)3 系统维护 (8)3.1 故障处理 (8)3.2 部件故障定位 (9)3.3 更换智能光伏优化器 (10)A 技术指标 (11)B 缩略语 (16)1 安全注意事项通用安全注意事项●在进行本产品的各项操作时，必须严格遵守由华为公司提供的相关设备注意事项和特殊安全指示。
基于MPPT技术的组串功率优化器在光伏电站运维中的应用
摘要光伏电站运行过程中，光伏阵列端容易出现部分光伏组件衰减严重、组件中旁路二极管损坏、电势诱导衰减（Potential Induced Degradation，PID）、阴影遮挡、组件倾角不一致、表面脏污等现象，给光伏电站的发电收益带来了较大的影响。
这些现象可能导致局部几个组件串电压偏低、电压不匹配的现象，从而导致整个逆变光伏阵列输出功率出现大幅度的削减，产生光伏组串的“木桶效应”。
本论文研究并采用一种组串功率优化器，将存在问题的组串与正常的组串隔离，使所有组串相关输出功率不受影响。
同时通过应用最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）技术，让其均工作在各自的最大输出功率状态，保证光伏阵列整体输出功率的最大化。
第一章，首先介绍了功率优化器的研究现状及发展前景，同时阐述了目前光伏运维的现状和难点，讨论了将本论文的研究创新应用于运维技改的现实意义。
第二章，介绍了光伏电池的数学模型及其在MATLAB/Simulink下的仿真输出特性。
同时，对光伏的MPPT控制原理及其常用的3种算法作了分析和比较，最终确定了以扰动观测算法作为本文的研究对象。
第三章，介绍了光伏系统在实际运行中由于光伏组件引起的功率输出失配现象，并对失配影响因子进行了分析研究，论证了基于MPPT技术的组串功率优化器在大型光伏电站运维技改中应用的可行性。
第四章，首先介绍了功率优化器的设计总则，阐述了产品软、硬件设计开发的方案。
同时，介绍了软件开发的环境，并给出了开发流程图。
最后，利用光伏模拟电源和光伏并网逆变器搭建了实验平台，对开发的样机进行了实验测试。
最后，本论文对组串功率优化器的安装及应用效果进行了介绍和分析。
针对一个装机容量为10MWp的光伏电站，在其出现PID后，研究了本文提出的功率优化器对其组串间电压失配的改善作用。
关键词：PID，光伏组串，功率优化器，MPPT，扰动观测法，运维技改ABSTRACTABSTRACTDuring the operation of photovoltaic (PV) power station, there are various defects occurring in PV array in their lifetime, such as, huge power degradation, by-pass diodes failure, potential induced degradation (PID), local shadow, tilted angles mismatch, surface soiling, etc. It brings high challenge to the yield production and benefit of the PV power station. These defects can reduce the voltage of some local PV strings and lead to mismatch with normal PV strings, which results in a significant reduction in the power output of the whole PV array. It calls as “Barrel Effect” of the PV string in term. This paper introduces a special PV string power optimizer to separate the problematic strings from the normal strings. Then the problematic strings and normal strings can keep independent each other and work at respective maximum power output status based on maximum power point tracking (MPPT) technology.The first chapter presents the research status and development prospect of power optimizer. Simultaneously, the current development and difficulties of PV operation and maintenance (O&M) are introducing. Further, the significance and value of the research in this thesis are discussing.The second chapter introduces PV output characteristics and MPPT simulations by MATLAB/Simulink. Three popular algorithms are introducing particularly about respective characteristic. Through simulating comparison, this thesis studies relevant MPPT simulation of PV modules string with perturbing and observing method.The third chapter introduces power mismatch phenomenon caused by PV modules defects during the whole system operation period. Meanwhile relevant research and analysis on the whole power output are implementing. The results implicate that the great application value of string power optimizer based on MPPT technology in PV O&M for large-scale PV plant.The forth chapter mainly performs detailed analysis on the design of hardware and software and the implementation of string power optimizer. The function of circuit modules and the tool of software are introducing, and the design idea and operation process of the software are analyzing. Finally, PV simulation power supply and on-grid inverter constructs the experimental platform. The tests on the developed prototype comply with the design requirement.The last chapter does relevant analysis about actual application results of PV string power optimizer in large-scale PV plant. Especially, one example of 10MWp PV plant application puts forward with PID issue, where power optimizer of PV string can eliminate voltage mismatch and maximize power output.Key words: PID; PV string; Power optimizer; MPPT; Perturbing and observing method; O&M and technical renovation.目录目 录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 .................................................................................................................................... I II 第一章绪论 . (1)1.1研究背景及意义 (1)1.1.1研究背景 (1)1.1.2研究意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 光伏发电系统 (3)1.2.2 光伏功率优化器的发展与前景 (5)1.3 中国光伏运维现状 (6)1.4 本论文研究内容 (8)第二章光伏输出特性及MPPT仿真 (10)2.1 光伏电池建模 (10)2.1.1 光伏电池数学模型 (10)2.2 光伏的输出特性仿真 (11)2.2.1 光伏输出特性 (11)2.2.2 输出特性仿真 (12)2.3 MPPT仿真研究 (14)2.3.1 MPPT控制原理 (14)2.3.2 MPPT控制算法 (15)2.3.3 MPPT算法仿真研究 (18)2.3.4变步长扰动观测法仿真 (19)2.4 本章小结 (21)第三章MPPT功率优化器的应用可行性 (22)3.1 光伏系统功率损失影响因子分析 (23)3.1.1 影响因子分类 (23)3.1.2 失配条件下光伏阵列的输出特性分析 (24)3.2 不同MPPT结构下光伏系统发电能效的比较研究 (27)3.2.1 MPPT结构对发电能效的影响分析 (27)东南大学工程硕士论文3.2.2阴影遮挡下直流输出能效的模拟比对 (28)3.3 技改经济可行性分析 (31)3.4 本章小结 (33)第四章组串功率优化器的设计和实现 (34)4.1 功率优化器的总体结构设计 (34)4.1.1 总体设计原则 (34)4.1.2 总体设计框架 (35)4.2 组串功率优化器硬件设计 (35)4.2.1 主电路拓扑结构设计及选择 (36)4.2.2 Boost电路参数计算 (38)4.2.3 主芯片电路 (40)4.2.4 隔离驱动电路设计 (41)4.2.5 采样电路设计 (41)4.2.6 SCI接口电路 (43)4.3 组串功率优化器的软件设计 (43)4.3.1 总体软件设计概述 (43)4.3.2 采样运算流程实现 (44)4.3.3 MPPT控制运算的实现 (45)4.4实验样机测试 (47)4.4.1 实验平台的硬件搭建 (48)4.4.2 实验平台的软件配置 (49)4.4.3 测试结果 (50)4.5 本章小结 (55)第五章组串功率优化器的实际应用 (56)5.1 组串功率优化器的应用及效果验证 (56)5.1.1 应用目的 (56)5.1.2效果验证 (57)5.2应用案例-光伏PID组串性能失配下的发电性能提升 (61)5.2.1 案列介绍 (61)5.2.2 问题排查分析 (61)5.2.3 解决措施 (62)5.2.4 应用效果追踪 (64)5.3本章小结 (65)第六章结论与展望 (66)目录6.1 结论 (66)6.2 展望 (66)致谢 (68)参考文献 (69)附录现场调试图 (73)第一章 绪论第一章 绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景进入二十一世纪以来，随着石油价格不断攀升、常规能源日近枯竭，全球能源危机问题日益受到关注。
太阳能功率优化器前沿产品研究
太阳能功率优化器前沿产品研究作者：刘克铭孙仲刚于波荣丹丹何毅王会晓来源：《探索科学》2015年第12期摘要：太阳能功率优化器是近年来兴起的一种组件级电力电子，能够大幅提升光伏阵列的发电效率，具有广泛的应用前景。
本文介绍了当今市场上各具特色的三款新型功率优化器产品，分析了以色列SolarEdge公司的OPJ300-LV、美国Tigo公司的TS4和美国Maxim公司的VT80xx的功能优势与应用局限，指明了组件厂商对功率优化器集成组件进行电性能测试的诸多限制，最后总结了功率优化器产品的发展瓶颈与解决方案。
关键词：太阳能；功率优化器；SolarEdge OPJ300-LV；Tigo TS4；Maxim VT80xx中图分类号：TM615 文献标识：A1 引言太阳能功率优化器（Power Optimizer， PO）是近年来兴起的一种组件级别的功率跟踪和转换设备，能够大幅提升光伏阵列的发电效率，因此光伏业界对于PO市场普遍持积极态度，多家公司和创投基金已投入大量资源研发出多款PO产品，无不看好其在未来十年內的爆发性成长潜力[1-2]。
PO是将逆变器的最大功率点跟踪（Maxim Power Point Tracking， MPPT）模块独立出来，并且基于固定电压的设计理念工作的组件级电力电子[3-4]。
当出现阴影遮挡、组件失配等情况时，在维持光伏阵列输入逆变器的总线电压不变、PO输入端与输出端的功率基本相等的前提下，PO通过改变输出电压来匹配由光伏阵列瞬时功率与总线电压决定的线电流，最终将各个组件的峰值功率传输给逆变器进行直流到交流的处理[5]。
如此使得组件与PO的结合体能够独立地进行MPPT跟踪，约可提高光伏阵列发电效率25%以上[6]。
本文介绍了当今市场上各具特色的三款新型PO产品，分析了以色列SolarEdge公司的OPJ300-LV、美国Tigo公司的TS4和美国Maxim公司的VT80xx的功能优势与应用局限，指明了组件厂商对PO集成组件进行电性能测试的诸多限制，最后总结了PO产品的发展瓶颈与解决方案。
SolarEdge 光伏优化器：P300、P370、P404、P500 框架装置说明书
98.8
%
Overvoltage Category
II
OUTPUT DURING OPERATION (POWER OPTIMIZER CONNECTED TO OPERATING SOLAREDGE INVERTER)
Maximum Output Current
15
Adc
Maximum Output Voltage
POWER OPTIMIZER
Power Optimizer
Frame-Mounted
P300 / P370 / P404 / P500
25
YEAR WARRANTY
Fast mount power optimizers with module-level optimization
Specifcally designed to work with SolarEdge inverters
Power Optimizer
Frame-Mounted
P300 / P370 / P404 / P500
OPTIMIZER MODEL (TYPICAL MODULE COMPATIBILTY)
P300 (FOR 60-CELL
MODULES)
P370 (FOR HIGH-POWER 60-CELL AND FOR 72-CELL MODULES)
Quicker installation - Power optimizers can be mounted in advance saving installation time
Up to 25% more energy
Superior efficiency (99.5%)
Mitigates all types of modules mismatch-loss, from manufacturing tolerance to partial shading
光伏优化器原理
光伏优化器原理
光伏优化器是太阳能发电系统中的重要组件，其主要功能是优化光伏阵列的输出功率，提高太阳能发电系统的发电效率和发电稳定性。
光伏优化器的原理是基于最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT），通过对光伏电池阵列的电压和电流
进行实时监测和调节，使光伏阵列的输出功率达到最大值。
在光伏阵列中，每个光伏模块的输出功率受到多种因素的影响，例如光照强度、温度等。
而一个光伏阵列通常由若干个光伏模块串联和并联组成，这些光伏模块之间可能存在不同程度的不匹配问题，即由于制造偏差、灰尘、污染物等因素导致光伏模块之间的电压和电流差异。
这些差异会导致光伏阵列的整体性能下降，降低系统的发电效率。
光伏优化器通过在每个光伏模块输出端添加电子元件，如
DC/DC变换器，实现对光伏模块输出电压和电流的实时监测
和调节。
具体来说，光伏优化器通过不断变化其电阻值，使光伏模块工作在最佳工作点，即最大功率点，以达到最大的输出功率。
通过光伏优化器的优化，可以有效地解决光伏阵列中不匹配问题，最大限度地提高光伏阵列的发电效率。
此外，光伏优化器还具有实时监测功能，能够对光伏模块的工作状态进行监测和报警，及时发现并处理故障，保证光伏系统的稳定性和可靠性。
总之，光伏优化器通过实时监测和调节光伏模块的电压和电流，使光伏阵列能够工作在最佳状态，达到最大的输出功率，提高太阳能发电系统的发电效率和发电稳定性。
光伏优化器原理
光伏优化器原理光伏优化器原理在光伏发电系统中，光伏优化器是一种能充分利用光伏电池发电效率的关键设备，其原理是通过协调光伏系统中每个光伏模块的电流和电压，以有效提高整个系统的发电效率。
目前市场上已经出现了很多种不同类型的光伏优化器，本文将主要介绍其中的两种常见原理。
第一种原理：最大功率跟踪（MPPT）最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking），简称MPPT，是常见的一种光伏优化器原理。
其主要目的是通过匹配光伏电池的输出电流和电压，以达到光伏电池发电效率最大化的效果。
MPPT工作原理是通过对光伏电池的V-I特性曲线进行监测，以确定当前工作点的位置，并根据当前工作点的电流电压值调整直流电压，以使得光伏电池输出的功率达到最大值。
还可以采用逆变器调节、PWM方式调节、P&O算法以及微软基本运算器等方式实现最大功率追踪。
这种原理的光伏优化器具有功率追踪精准度高、实现简单、成本低等特点。
第二种原理：电流电压极化（IV-Curve Scan）电流电压极化方法（IV-Curve Scan）是一种通过不同电流电压产生的光伏电池特性曲线，确定光伏电池的最大功率点的光伏优化器原理。
该方法通过对光伏模块进行短时干扰，绘制当前模块输出功率与电压和电流之间曲线，以寻找最大功率点，并将直流电压、直流电流和交流电压转化为最符合当前光伏电池输出的功率流。
该原理的优点是可实现智能维护和故障报警，增强系统的可调节性和实现远控等。
总结无论是采用最大功率跟踪还是电流电压极化这两种原理，光伏优化器的作用都是最大化光伏电池的输出功率，从而提高整个光伏发电系统的效率。
此外，光伏优化器具有输出低电压、提高负荷荷电电量、抗风沙、降低热成像等优点。
当然，每个系统都是独特的，因此可以根据不同系统的需求和特点，选择不同的光伏优化器原理，以提高整个光伏发电系统的效率。
光伏关断器 功率优化器 微型逆变器-概述说明以及解释
光伏关断器功率优化器微型逆变器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光伏关断器、功率优化器和微型逆变器是太阳能发电系统中的关键组件，它们在提高太阳能发电效率、优化系统性能以及保护设备安全方面发挥着重要作用。
光伏关断器是一种用于太阳能光伏电池阵列的开关设备，主要用于断开或连接电路，以控制电能的输送和分配。
通过及时关断和切换电路，光伏关断器可以确保太阳能系统在各种异常情况下的安全运行，如过流、过压、过温等。
功率优化器则可用于优化光伏发电系统的功率输出，以提高光伏电池的转换效率。
功率优化器能够追踪电池组件的最大功率点，并根据光照条件和电池组件的特性，自动调整工作点，使系统能够以最佳状态运行。
通过减少电池组件之间的电压不匹配和负载不匹配，功率优化器可以提高太阳能系统的总体发电效率。
微型逆变器是一种小型逆变器，可以将直流电能转换为交流电能，用于将光伏电池产生的直流电转换为适用于家庭和商业用途的交流电。
与传统逆变器相比，微型逆变器具有更小的尺寸和更高的灵活性，可以更好地适应多变的太阳能发电需求。
此外，微型逆变器通常具有更高的可靠性和可监测性，可以单独监测并控制每个光伏模块的发电效率。
综上所述，光伏关断器、功率优化器和微型逆变器在提高太阳能发电系统的效率、性能和安全性方面具有重要作用。
它们的应用可以最大限度地提高光伏电池组件的发电效率，并确保系统在各种异常情况下的安全运行。
随着太阳能技术的不断发展，这些组件的性能和功能还将不断改进和增强，为太阳能发电行业的发展做出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了文章的整体结构安排，以便读者能够清楚地了解文章的组织框架和内容安排。
本文按照以下结构来进行撰写和阐述：第一部分是引言，主要包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将简要概括光伏关断器、功率优化器和微型逆变器的概念和作用。
在文章结构部分，将具体介绍文章的各个章节和大纲的组织结构。
目的部分将明确本文的撰写目的和意义，以及对相关技术和领域的研究和发展的推动作用。
采用MPPT算法的太阳能发电技术—— 主动功率优化器或微逆变器
采用MPPT算法的太阳能发电技术——主动功率优化器或微逆变器洗车是一个说明为什么需要最大输出功率的实例。
我们知道，在用花园浇水用的水管代替高压水枪洗车时，假如挡泥板上笼罩一层厚厚的坚硬泥土，就必需用大拇指堵住管口提高水流的冲涮力才干冲净挡泥板。
用拇指堵住管口的作用相当于阻抗匹配装置，可以从水管主管释放最大的压力。
假如把拇指从管口移开，水的流量（电流）就会变大，但是水压（电压）则会降低，冲洗力气削弱。
把管口几乎彻低堵住，虽然可以换得更大的水压，但几乎失去了水流和冲洗力气。
惟独水管开口大小最佳时，才干产生抱负的水压和流量，获得最大的冲洗力气。
把这个原理应用到太阳能电池上，我们得到一个内置MPPT功能的直流－直流升压转换器，这是一个主动式功率优化器，设计目的是提高太阳能电池板的输出电压，同时把太阳能电池板的输入电压同步调至Vmp。
从而优化或最大化太阳能电池板的输出功率。
用户设置转换器的输出电压，扰动和观看MPPT算法打算转换器的占空比，占空比就是你潜意识地调整水管的开口大小，直到水管对汽车输出最大的冲洗力。
转换器的输入电压(即太阳能电池板的输出电压)是因变量，由下面的公式打算：Vin = Vout * (占空比等于1)在被施加太阳电池板的输入电压时，SPV1020的占空比初始值很低, 为5%。
MPPT算法就是测量输入电压和输入电流，计算功率，然后，提高占空比。
测量新的输入电压，计算输入功率。
假如新的功率大于上一次功率，则再次提高占空比。
这个过程向来持续到新功率没有变幻或小于上一次功率为止。
假如新功率没有变幻，则该功率就是最大功率点。
假如新功率小于上一次功率，占空比就会降低；这个过程向来重复到新功率等于上一次功率为止，则该功率被确定为最大功率点。
在这种状况下，转换器将工作在功率－电压曲线的上方，8所示。
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光伏发电系统的优化与设计
光伏发电系统的优化与设计一、引言光伏发电是利用半导体材料吸收光能产生的光生电效应直接将太阳辐射能转换为电能，是一种绿色、清洁、可再生能源。
而光伏发电系统是由电池组、逆变器、控制器、电池板、线缆等部件组成的，其工作原理是将太阳能转化为电能。
光伏发电系统不仅可以为人们生产绿色能源，还可以大大减少人们对传统能源的依赖，节省成本，为环保事业作出贡献。
本文旨在就光伏发电系统优化与设计进行探究。
二、光伏发电系统的优化1. 电池组的优化电池组是光伏发电系统中最为重要的组成部分，其性能直接决定了光伏发电系统的发电效率。
因此，在设计光伏发电系统时应该选择质量稳定、品质优良的电池组，对电池组进行定期的监测和维护，及时更换损坏的电池，保证电池组的正常运行，从而保证光伏发电系统的高效率工作。
2. 充电控制的优化在光伏发电系统中，充电控制是非常重要的一环。
在设计光伏发电系统时，应该充分考虑光照、电池组功率、使用电器等因素，确定合理的充电电流，通过智能、自动化的充电控制，提高充电效率，延长电池寿命，减少电池的饱和度。
3. 逆变器的优化在光伏发电系统中，逆变器是一个重要的组成部分，主要作用是将直流电转换成交流电。
在光伏发电系统的设计中，应该选择功率稳定、效率高、用户可靠的逆变器，对逆变器进行定期检查和维护，根据实际需求配合选用多个逆变器组成一个并联系统，提高系统的可靠性和效率。
三、光伏发电系统的设计1. 光电功率计算在光伏发电系统的设计中，必须要计算光电功率，以便根据具体的需求确定光伏组件的数量和系统的规模。
光电功率计算所需要的数据主要包括太阳辐射强度、光伏组件的特性参数等，可以通过资料查询和仪器测量来获得。
2. 光伏组件的选择光伏组件是光伏发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能转化为电能。
在选择光伏组件时，应该根据系统需求、光伏组件的性能特点、价格等方面进行综合考虑，选择性价比高、质量优良的光伏组件。
3. 电池组的选择和设计电池组也是光伏发电系统中非常重要的组成部分。
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结论： 单个电池片93.5%的遮挡，遮挡面积占 组件的1.55% 整个组件输出功率下降87.3%。
5
Confidential
单个组件遮挡对单组串的影响—实测
传统集中式 逆变器 表: 组件遮挡-功率影响实测结果
遮挡结果 组件 遮挡比例 母线电压变化(V) 电流变化(A) 25% 249→220 7.95→7.9
25 20 15 10 5 0
发电量对比图 (180天)
加入优化器 帝哈威系统 传统系统 传统逆变器
KWH
946kwh 842kwh
8
12.3%↑
Confidential
存在的问题：
小型屋顶光伏电站案例
组件有灰尘覆盖。
楼顶水箱对组件造成遮挡。
平铺式安装，排查问题困难。
1000
2000
2500
1500
08:00 08:21 08:42 09:03 09:24 09:45 10:06 10:27 10:48 11:10 11:31 11:52 12:13 12:34 12:55 13:16 13:37 13:58 14:19 14:40 15:01 15:22 15:43 16:04 16:25 16:46 17:07 17:28 17:49
3
Confidential
遮挡、朝向不一致影响发电量
10MW地面电站--杂草
10MW地面电站--冰雪
10MW地面电站--支架
100kW屋顶--阴影
2.7MW屋顶--灰尘
曲面BIPV--朝向不一
Confidential
遮挡对发电量的影响
遮蔽 比例
能量损失 比例
光伏阵列仅3%的遮挡， 就可造成高达25%的发电量损失
10
Confidential
离网项目案例
存在的问题： 周围建筑物对组件 遮挡，影响系统发电量。
6 5 4 3 2 1 0
发电量对比图 (31天)
加入优化器 帝哈威 传统系统 传统系统
+35%
KWH
11
Confidential
光伏管理优化趋势
未来 电池片级MPPT
• 更智能 • 标准化 • 实现理想的电池片
当前 组件级MPPT
• 集成式（智能接线盒） • 可靠性更高 • 外挂式优化器 • 发电量更高 • 监控更精准
近期 组串级MPPT
早期 系统级MPPT
• 集中式管理仍有缺陷 • 提升发电效率有瓶颈
• 注重系统装机量 • 维护成本高 • 电站运营效率低
*美国国家半导体实验室收集的测试和现场试验结果
4
Confidential
单个电池片遮挡对组件的影响—实测
表: 单个组件遮挡-功率影响实测结果
电池片 遮挡比例 25% 49.5% 72% 93.5% 遮挡结果 组件电压变化(V) 29.7→31 30.2→35.9 30.3→37.5 29.7→30 组件电流变化(A) 7.8→6.86 7.8→4.37 7.4→2.5 7.8→0.98 功率损失比例 8.30% 33.40% 58.20% 87.30%
Hale Waihona Puke 功率损失 比例 12.21%
结论： 对最下面一排电池片25%的遮挡， 遮 挡面积占组件的1.55%，组串 输出功率下降12.21%
6
Confidential
远程参数设置
通过无线数据通信，DiCor可以远程修改参数或升级软件，适应环境变化要求。
Confidential
屋顶光伏电站项目案例
存在的问题： 周围墙体对组件造成遮挡。
500
1000
1500
2000
2500
500
0
0
9
Confidential
第一串
第一串 第一串-21 第三串+优化器 第三串-21
第三串
未装DiDi功率对比
08:00 08:20 08:40 09:00 09:20 09:40 10:00 10:20 10:40 11:01 11:21 11:41 12:01 12:21 12:41 13:01 13:21 13:41 14:03 14:23 14:43 15:03 15:23 15:43 16:03 16:23 16:43 17:05 17:25 17:45
安装DiDi后功率对比
大型地面电站项目案例
发电量对比图 (30天)
350
加入优化器 Di-Harvester
传统系统 Traditional System
300 250 200 150 100 50 0
+7.1%
Daily Power Yields (KWH)
对比测试报告
晴晴多多多晴阴小晴晴阴多阴多阴阴多晴多小小晴阴阴晴晴晴阴晴晴多小 云云云 雨 云 云 云 云雨雨 云雨