1.本发明涉及光伏优化器领域，具体涉及一种光伏功率优化器启动控制方法。


背景技术：

2.光伏功率优化器，又称组件功率优化器，采用独特的软件算法，能实时追踪到单块组件的最大功率点，用户可根据光伏系统的实际运行状况，选用不同类型的功率优化器，来解决因阴影遮挡、组件朝向差异或组件衰减不一致所造成的光伏系统发电量降低的问题，实现单块组件的最大功率输出和在线监控，提升系统效率。
3.为了能够实现光伏系统转换效率最大化，光伏优化器一般跟随个光伏组件的启动同步启动，光伏组件通过与之连接的光伏组件关断器来启动或者停止光伏组件工作。光伏组件关断器根据检测自身的输出电压进行判断，并在自身所连接的直流总线的电压变化特性满足预设的开通条件时，控制自身和连接的光伏组件开通启动。然而，当光伏组件有遮挡或者早晚光照条件较弱的情况时，会直接影响光伏组件的电压输出情况，进而影响光伏组件关断器的判断准确性，使光伏组件关断器反复启动，连带着使跟随启动的光伏功率优化器反复启动，导致mcu芯片不断重启，芯片内部存储不断被擦写，影响芯片寿命，使整个光伏功率优化器寿命降低。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种光伏功率优化器启动控制方法，以解决光伏功率优化器反复重启影响使用寿命的问题。
5.为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种光伏功率优化器启动控制方法，采用包括低功率控制电路和电源电路构成的启动控制电路；包括以下步骤：
7.步骤一，低功率控制电路，接收光伏功率优化器传递来的输入信号signal1；所述输入信号signal1仅在光伏功率优化器连接的光伏组件稳定输出时产生；
8.步骤二，将输入信号signal1经过两级放大后形成放大信号；
9.步骤三，将放大信号与预设启动信号进行对比；
10.步骤四，当放大信号大于启动信号时，导通与低功率控制电路连接的电源电路，电源电路为光伏功率优化器的mcu芯片供电，光伏功率优化器启动。
11.本方案的原理及优点是：
12.光伏功率优化器的启动不再只是简单地跟随光伏组件的启动而启动，通过对输入信号signal1的限定，只有当光伏组件具有稳定输出时，启动控制电路中的低功率控制电路才开始工作，将输入信号signal1经过两级放大形成放大信号，能够在有限功率损耗的前提下便于后面更加精准地对比放大信号和预设启动信号，只有在放大信号大于预设启动信号后，才导通电源电路，进而使mcu芯片控制光伏功率优化器输出，使光伏功率优化器开始启动工作。
13.通过本方案，能够有效避免光伏功率优化器因为光伏组件遮挡输出不稳定或者是因为其他环境因素而造成的反复重启问题，能够极大提高光伏功率优化器的使用寿命和工作可靠性。
14.进一步，所述输入信号signal1为光伏功率优化器mcu芯片在运行预设环境判断策略后根据对应的光伏组件当前电压变化情况产生的电压信号。
15.进一步，所述环境判断策略为，在对应光伏组件输出稳定的前提下，光伏组件所在自然环境光照的照度符合不同地域的照度要求。
16.不同地域的照度要求为：冬季时，西南山区的照度为100lx以上，西南盆地的照度为150lx以上，西北山区的照度为150lx以上，西北高原的照度为200lx以上，东部平原的照度为150lx以上；夏季时，西南山区的照度为150lx以上，西南盆地的照度为200lx以上，西北山区的照度为200lx以上，西北高原的照度为250lx以上，东部平原的照度为200lx以上。可以光伏组件安装的自然光照环境，充分利用光照资源的前提下，有效延长光伏功率优化器的使用寿命。
17.进一步，所述启动信号为电压信号，启动信号的范围为3.1-3.3v。
18.进一步，当光伏组件所在环境温度在10-32摄氏度范围内，启动信号为3.3v。
19.进一步，所述启动信号为功率信号，当光伏组件所在环境温度在10-32摄氏度范围内，启动信号为1.3w。
20.进一步，步骤二中，输入信号signal1依次通过第一级共射放大电路和第二级共射放大电路形成放大信号，其中第二级共射放大电路的供电电阻和偏置电阻之间的阻值相差大于100倍。供电电阻和偏置电阻之间相差较大，能够很好地避免误差，提高信号判断的精准性。
21.进一步，低功率控制电路经过两级共射放大电路后形成的电信号，在经过分压电路后在信号输出端与预设启动信号对比；信号输出端与光伏功率优化器mcu芯片的3.3v_en端连接，信号输出端通过第一二极管d1与光伏功率优化器mcu芯片的3.3v端连接，信号输出端连接的是第一二极管d1的阴极。
22.本发明通过巧妙设置启动控制电路以及对输入信号signal1的限定，不仅考虑到光伏组件本身的工作情况，还有效结合了光伏组件所安装环境的自然光照条件，能够在最合适的时段范围内启动光伏功率优化器工作，不仅仅避免了因为光伏组件遮挡等因素带来的不稳定输出情况而带来的光伏功率优化器反复重启的问题，同时也有效避免了因为周围光照环境反复变化而带来的光伏功率优化器反复重启的问题，极大地避免了传统光伏功率优化器无意义启动的次数，极大避免反复重启的出现，有效提高了光伏功率优化器的使用寿命。
附图说明
23.图1为本发明实施例一的流程图。
24.图2为本发明实施例一的低功率控制电路图。
25.图3为本发明实施例一的电源电路图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
27.实施例一
28.本实施例中的光伏功率优化器启动控制方法，用来对连接在光伏系统某一组串光伏组件中的光伏功率优化器的启动进行控制，使当多组光伏组件构成的光伏板，存在遮挡或者外界光照条件较弱的情况下，也不会造成光伏功率优化器反复重启。
29.本方法基于如图2所示的低功率控制电路和如图3所示的电源电路构成的光伏功率优化器启动控制电路，完成光伏功率优化器的低功率不启动控制，使光伏功率优化器不再受光伏板输入的供电电压输入到光伏功率优化器信号不稳定的影响，使光伏功率优化器能够通过自身精准判断与之连接的光伏组件的工作情况以及外界的实际光照条件，能够更加精准贴合光伏系统实际工作情况，完成光伏功率优化器的启动或者关闭，有效避免反复重启和电压失控等情况，避免mcu不断的重启和内部储存不断被擦写，有效提高整个光伏功率优化器的使用寿命。
30.如图1所示，光伏功率优化器启动控制方法，包括以下步骤，
31.第一步，通过低功率控制电路，接收光伏功率优化器连接的光伏组件所在线路传递来的输入信号signal1；本实施例中的signal1为，光伏功率优化器的mcu芯片在接收到光伏组件当前工作电压后，经过预设在mcu芯片的启动环境判断策略后发出的电压信号；通过启动环境判断策略，使signal1信号不再仅仅只是反应光伏组件工作情况的信号，增加了对早上和傍晚等低光照环境的限定，即在早上和傍晚低光照条件下，即使传递来的光伏组件工作电压正常也不会盲目传递signal1信号，而是通过ad采样获取实时输入电压与参考电压进行比较，在确保光伏组件输出电压在单位时间段内保持在一定范围内，保证了光伏组件能够正常稳定输出，不会出现输出抖动或损坏组件等现象的前提下，在判断外界的光照条件稳定的情况下，才会将signal1信号发送给低功率控制电路，有效避免光照条件不稳定情况下的反复重启；
32.第二步，在正常工作电压vcc的供电条件下，低功率控制电路将输入信号signal1经过两级共射电路放大后形成放大信号；
33.第三步，将放大信号与预设在mcu芯片的启动信号进行对比，当放大信号大于启动信号时，低功率控制电路和电源电路之间的连接导通，电源电路为光伏功率优化器供电，使光伏功率优化器启动工作；当放大信号小于启动信号时，则光伏功率优化器不启动，有效避免在光伏组件工作环境不稳定的情况下反复重启。其中，当电源电路导通后，电源电路为mcu芯片和低功率控制电路提供稳定的工作电压vcc。
34.本实施例中的启动信号为电压信号，放大信号也为电压信号，方便两者进行直接对比判断。本实施例中的启动信号范围为3.3v，当放大信号大于3.3时，导通电源电路，启动光伏功率优化器。
35.具体电路如图2和图3所示，光伏功率优化器启动控制电路，包括彼此连接的低功率不启动电路和电源电路。
36.如图2所示，低功率控制电路，包括一个信号输入端和信号输出端，信号输入端与mcu芯片的信号输出端连接，接收从mcu芯片发出的signal1信号；信号输出端与mcu芯片和电源电路的3.3v_en端连接，信号输出端通过第一二极管d1与mcu芯片和电源电路的3.3v端
连接，其中信号输出端与第一二极管d1的阴极连接；在信号输入端和输出端之间，一次连接有两级共射放大电路和一个电阻分压电路。
37.第一级共射放大电路，包括与输入端连接的第十电阻r10，第二三极管q2以及连接在第二三极管q2基极和发射极之间的第十二电阻r12。
38.第二级共射放大电路，包括第一三极管q1，以及连接在第一三极管q1集电极端和vcc端之间的供电电阻，以及连接在第一三极管q1基极端和vcc端之间的偏置电阻，所述偏置电阻还与第二三极管q2集电极连接；其中，所述供电电阻包括并联连接的第七电阻r7和第六电阻r6；所述电阻r7和电阻r6的电阻值均为100ω。所述偏置电阻包括并联连接的第八电阻r8和第九电阻r9；所述第八电阻r8和第九电阻r9的电阻值大于10kω。这样设置，有助于将signal1信号精准放大，有效消除线路传输带来的误差，便于能够精准判断是否启动。
39.分压电路，包括连接在vcc端和g1端之间的第五电阻r5和第十一电阻r11，g1端为接地端；其中，信号输出端连接在r5和r11之间，第十一电阻r11并联第五电容c5。
40.如图3所示，电源电路为12v转3.3v dc-dc电源电路。电源电路，包括与电源芯片u1，u1为电源dcdc芯片，电源芯片u1的bs端和lx端分别连接第一电容c1的两端，同时lx端通过第一电感l1连接分别与低功率控制电路的输出端和mcu芯片连接的3.3v端连接；第一电感l1和电源芯片u1的gnd端之间连接有第三电容c3，第三电容c3和fb端之间连接有第三电阻r3，fb端和第一电感l1之间连接有第二电阻r2，电源芯片u1的电源芯片u1的in端分别连接低功率控制电路和mcu芯片的vcc端。电源芯片u1的en端分别与mcu芯片和低功率控制电路的3.3v_en端连接，且en端经过第一电阻r1连接至vcc端，经过第四电阻r4连接至gnd端。
41.本实施例利用三极管开关的特性去控制导通与关闭12v转3.3v dc-dc电源网络。当输出电压为0或者很低的情况下，三极管q2基极b为低，此时q2工作在截止状态，三极管q1工作在饱和状态,电流流过电阻(r6,r7)会消耗一定的功率(r6和r7一般选用100ω附近阻值的功率电阻，消耗功率较大)，vcc通过r5和r11分压。假设3.3v_en使能电源芯片的电压为vth，当功率比较低的情况下，vcc电压较低，3.3v_en处的电压低于vth，不能使dcdc工作；当功率足够大的情况下，vcc电压升高，通过r5和r6分压后的电压也随着升高，当3.3v_en超过vth后，dc-dc电源电路便能够正常工作，3.3v输出正常。
42.3.3v输出正常后，通过单片机输出signal 1信号为高，q2饱和导通，q1截止，r6和r7停止工作，r8和r9正常工作(r8和r9一般阻值在10kω以上，消耗功率极小)。同时，3.3v通过d1直接连接到3.3v_en网络，避免了12v转3.3v dc-dc电源电路不断重启。
43.本文的mcu芯片指的是微控制单元(microcontroller unit；mcu)，又称单片微型计算机(single chip microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(central process unit；cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。
44.本实施例中，mcu芯片采用gd32f310k8t6，电源芯片u1采用eta2845s2g型号。
45.本实施例，通过巧妙设置的光伏功率优化器启动控制电路，能够通过对光伏组件工作状态的准确以及工作稳定情况的判断，来确定是否启动光伏功率优化器，能够有效降低光伏功率优化器反复重启导致的使用寿命降低的问题。
46.实施例二
47.与实施例一不同的是，本实施例中，启动信号范围为3.1-3.3v，当光伏组件所在环
境温度为10-32摄氏度范围内，启动信号为3.3v，当光伏组件所在环境温度为0-10摄氏度或者32-40度时，启动信号为3.2v，当光伏组件所在环境温度为-10-0摄氏度或者40-50摄氏度时，启动信号为3.1v。不同外界环境温度下对应的启动信号不同，使判断更加精准和符合实际工作情况。
48.实施例三
49.与实施例一不同的是，本实施例中，启动信号为功率信号，启动信号为1.3w，通过当前电流计算出对应的电压信号与放大信号进行比较判断。相比将启动信号设置为电压信号进行直接比对，启动信号为功率信号，能够有效抵消连接线路等带来的功率误差，使整个启动电路真正按照功率来进行判断，做到低功率不启动，使启动控制更加精准。
50.实施例四
51.与实施例一不同的是，本实施例中在确定是否向低功率控制电路输入signal1信号时，通过将与mcu芯片连接的光敏电阻等外设检测器件，在判断外界的光照条件稳定的情况下，即在单位时间段内光照大于该区域的最低照度，且在单位时间段内照度没有下降趋势，这样在连续两个单位时间段后，mcu芯片确定向低功率控制电路输入signal1信号，才会将signal1信号发送给低功率控制电路，有效避免光照条件不稳定情况下的反复重启。
52.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。