專利名稱：光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種可減少目前光伏發(fā)電控 制系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)，提高光伏電池發(fā)電系統(tǒng)工作效率和發(fā)電量的光伏電 池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
光伏電池陣列的安裝環(huán)境和安裝位置不同對光伏電池陣列的運行 影響較大。隨著太陽光入射角度的變化，不同方向的光伏電池陣列的 有效入射光強和光伏電池的表面溫度差別較大。因而，同一型號和相 同組合方式的光伏電池陣列在最大功率點輸出時，光伏電池陣列輸出 端電壓存在較大的差異。目前大多數(shù)光伏陣列采用固定的組態(tài)方式輸 出，當(dāng)入射光強和光伏電池陣列表面溫度發(fā)生變化，其中部分光伏電 池偏離最大功率輸出工作點，甚至一些光伏電池不能有效輸出電能， 使得光伏電池陣列的有效利用率大大降低。
此外，為了實現(xiàn)光伏電池最大功率輸出，目前常在光伏電池和負(fù)
載之間通過DC/DC變換器來克服光伏電池最大功率輸出點端電壓的 變化帶來的影響。光伏電池陣列通過組態(tài)變換，把光伏電池陣列輸出 端電壓控制在一定范圍內(nèi)，可減少光伏電池發(fā)電系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，從 而提高系統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)換效率，但其不能實現(xiàn)實時監(jiān)測及控制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種可大大提高光伏電 池陣列的有效利用率，提高光伏電池陣列的輸出功率的光伏電池陣列 的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)。本發(fā)明設(shè)計合理，使用效果好。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可實現(xiàn)實時監(jiān)測及控制，且控 制簡單方便的光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有檢測光伏電池陣列入射光強的光 強度傳感器，檢測光伏電池陣列表面溫度的溫度傳感器，檢測光伏電
池陣列輸出電流、端電壓的電流、端電壓傳感器，A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU 控制單元、組態(tài)開關(guān)控制模塊、光伏電池陣列，其中光強度傳感器， 溫度傳感器，電流、端電壓傳感器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端 連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與CPU控制單元的輸入端連接，CPU控 制單元的輸出'端與組態(tài)開關(guān)控制模塊的輸入端連接，組態(tài)開關(guān)控制模 塊的開關(guān)器件K。 Kn與光伏電池陣列連接。
上述組態(tài)開關(guān)控制模塊的開關(guān)器件K。 Kn為繼電器開關(guān)觸點。 上述組態(tài)控制模塊的開關(guān)器件K。 Kn均包括有常開開關(guān)及常閉開關(guān)。
上述光伏電池陣列包括有n列光伏電池，每一列光伏電池包括 有若干行，n列光伏電池中的相鄰各行光伏電池各分別通過開關(guān)器件 K。 Kn的常開開關(guān)連接，相鄰各列光伏電池分別通過開關(guān)器件K。 Kn 的常閉開關(guān)連接。
上述含CPU的控制單元為單片機或DSP或PC機。 本發(fā)明光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制方法，其包括 有如下步驟
1)光強度傳感器檢測光伏電池陣列入射光強，溫度傳感器檢測 光A電池陣列表面溫度，電流、端電壓傳感器檢測光伏電池陣列輸出的電流及端電壓，并把檢測數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊送至含CPU的控制
單元；
2) 含CPU的控制單元通過上述檢測數(shù)據(jù)建立優(yōu)化光伏電池陣列
的組態(tài)方式的數(shù)學(xué)模型；
3 )含CPU的控制單元把組態(tài)方式發(fā)送至組態(tài)開關(guān)控制模塊； 4)組態(tài)開關(guān)控制模塊實現(xiàn)對光伏電池陣列的組態(tài)方式的控制。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點
1)本發(fā)明通過檢測光伏電池陣列的入射光強和表面溫度，建立 光伏陣列組的數(shù)學(xué)模型，以優(yōu)化光伏陣列的組態(tài)方式；
2 )本發(fā)明根據(jù)優(yōu)化后的組態(tài)方式來控制光伏陣列的組態(tài)開關(guān)模 塊，改變光伏陣列的組態(tài)方式，從而提高光伏陣列的輸出功率；
3) 本發(fā)明的含CPU的控制單元能實時監(jiān)測當(dāng)前光伏陣列的輸出
功率、光伏組件表面溫度、光伏陣列入射光強和光伏陣列的組態(tài)方式
等；
4) 本發(fā)明通過組態(tài)方式的不同，實現(xiàn)電池陣列最大輸出功率輸
出點的端電壓工作在一定的范圍內(nèi)，減少光伏陣列輸出的最大功率跟
蹤環(huán)節(jié)或DC/DC環(huán)節(jié)；
5 )本發(fā)明光伏陣列組態(tài)開關(guān)控制模塊的開關(guān)器件K。 ~ Kn為繼電 器開關(guān)觸點，線圈可由組態(tài)控制模塊實現(xiàn)控制，控制簡單方便；
6)本發(fā)明的組態(tài)連接方式內(nèi)置于光伏電池板，可實現(xiàn)在光伏電 池板的內(nèi)部優(yōu)化組態(tài)。
本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的光伏電池陣列的 組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)及其控制方法。
圖l為本發(fā)明的原理圖2為本發(fā)明光伏電池陣列組態(tài)的連接示意圖。
具體實施方式
實施例
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、 2、 3、 4所示，包括有檢測光伏電 池陣列入射光強的光強度傳感器1,檢測光伏電池陣列表面溫度的溫 度傳感器2，檢測光伏電池陣列輸出電流、端電壓的電流、端電壓傳 感器3， A/D轉(zhuǎn)換模塊4、 CPU控制單元5、組態(tài)開關(guān)控制模塊6、光 伏電池陣列7,其中光強度傳感器1,溫度傳感器2,電流、端電壓 傳感器3的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊4的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊4 的輸出端與CPU控制單元5的輸入端連接，CPU控制單元5的輸出端 與組態(tài)開關(guān)控制模塊6的輸入端連接，組態(tài)開關(guān)控制模塊6的開關(guān)器 件K。 Kn與光伏電池陣列7連接。
'本實施例中，上述組態(tài)開關(guān)控制模塊6的開關(guān)器件K。 Kn為繼 電器開關(guān)觸點。上述組態(tài)控制模塊的開關(guān)器件K。 Kn均包括有常開 開關(guān)及常閉開關(guān)。
本實施例中，上述光伏電池陣列7包括有n列光伏電池，每一 列光伏電池包括有若干行，n列光伏電池中的相鄰各行光伏電池各分 別通過開關(guān)器件K。 Kn的常開開關(guān)連接，相鄰各列光伏電池分別通 過開關(guān)器件K。 Kn的常閉開關(guān)連接。上述含CPU的控制單元5為單 片機或DSP或p6機。本實施例中，含CPU的控制單元5為單片機。
本發(fā)明光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制方法，其包括 有如下步驟1 )光強度傳感器1檢測光伏電池陣列入射光強，溫度傳感器2 檢測光伏電池陣列表面溫度，電流、端電壓傳感器3檢測光伏電池陣
列輸出的電流及端電壓，并把檢測數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊4送至含 CPU的控制單元5;
2 )含CPU的控制單元5通過上述檢測數(shù)據(jù)建立優(yōu)化光伏電池陣 列7的組態(tài)方式的數(shù)學(xué)模型；
3 )含CPU的控制單元5把組態(tài)方式發(fā)送至組態(tài)開關(guān)控制模塊6; 4)組態(tài)開關(guān)控制模塊6實現(xiàn)對光伏電池陣列7的組態(tài)方式的控制。
本發(fā)明的工作原理如下光強度傳感器1、溫度傳感器2和電流、
端電壓傳感器3實時檢測光伏電池光伏電池陣列的入射光強、表面溫
度和光伏陣列輸出電流、端電壓后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊4，把數(shù)據(jù)送入
含CPU的控制單元5,含CPU的控制單元5根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)得出系
統(tǒng)光伏陣列的組態(tài)方式，發(fā)送至組態(tài)開關(guān)控制模塊6，系統(tǒng)通過控制
組態(tài)開關(guān)模塊6來實現(xiàn)對光伏電池陣列7的組態(tài)方式的控制。
組態(tài)開關(guān)模塊6的開關(guān)器件接在光伏電池陣列7上，不同的開關(guān)
組合模式對應(yīng)著不同的光伏陣列組態(tài)方式，系統(tǒng)的組態(tài)開關(guān)模塊6的
電路如圖2所示，當(dāng)太陽光強由強變?nèi)鯐r，光伏電池陣列7在最大輸
出功率點處的端電壓逐漸降低，當(dāng)光伏電池端電壓低于設(shè)定值時，組
態(tài)開關(guān)控制模塊6的開關(guān)器件K。 Kn由常開開關(guān)閉合，常閉開關(guān)斷
開，從而實現(xiàn)光伏電池陣列輸出端電壓的提高。上述含CPU的控制單
元5實時顯示當(dāng)前光伏陣列的輸出功率。
權(quán)利要求
1、一種光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于包括有檢測光伏電池陣列入射光強的光強度傳感器(1)，檢測光伏電池陣列表面溫度的溫度傳感器(2)，檢測光伏電池陣列輸出電流、端電壓的電流、端電壓傳感器(3)，A/D轉(zhuǎn)換模塊(4)、含CPU的控制單元(5)、組態(tài)開關(guān)控制模塊(6)、光伏電池陣列(7)，其中光強度傳感器(1)，溫度傳感器(2)，電流、端電壓傳感器(3)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊(4)的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊(4)的輸出端與含CPU的控制單元(5)的輸入端連接，含CPU的控制單元(5)的輸出端與組態(tài)開關(guān)控制模塊(6)的輸入端連接，組態(tài)開關(guān)控制模塊(6)的開關(guān)器件K0～Kn與光伏電池陣列(7)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在 于上述組態(tài)開關(guān)控制模塊(6)的開關(guān)器件K。 Kn為繼電器開關(guān)觸點。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在 于上述組態(tài)控制模塊的開關(guān)器件K。 Kn均包括有常開開關(guān)及常閉開關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制碼統(tǒng)，其特征在 于上述光伏電池陣列(7)包括有n列光伏電池，每一列光伏電池包括有^:干 行，n列光伏電池中的相鄰各行光伏電池各分別通過開關(guān)器件K。 Kn的常開開 關(guān)連接，相鄰各列光伏電池分別通過開關(guān)器件K。 Kn的常閉開關(guān)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng), 其特征在于上述含CPU的控制單元(5)為單片機或DSP或PC機。
6、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制方 法，其特征在于包括有如下步驟1)光強度傳感器(1)檢測光伏電池陣列入射光強，溫度傳感器(2),檢測光伏電池陣列表面溫度，電流、端電壓傳感器(3)檢測光伏電池陣列輸出的電流及端電壓，并把檢測數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊(4)送至含CPU的控制單 元(5);2) 含CPU的控制單元(5)通過上述檢測數(shù)據(jù)建立優(yōu)化光伏電池陣列(7) 的組態(tài)方式的數(shù)學(xué)模型；3) 含CPU的控制單元(5)把組態(tài)方式發(fā)送至組態(tài)開關(guān)控制模塊(6);4) 組態(tài)開關(guān)控制模塊(6)實現(xiàn)對光伏電池陣列(7)的組態(tài)方式的控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種光伏電池陣列的組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明控制系統(tǒng)包括有檢測光伏電池陣列入射光強的光強度傳感器，檢測光伏電池陣列表面溫度的溫度傳感器，檢測光伏電池陣列輸出電流、端電壓的電流、端電壓傳感器，A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU控制單元、組態(tài)開關(guān)控制模塊、光伏電池陣列，其中光強度傳感器，溫度傳感器，電流、端電壓傳感器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與CPU控制單元的輸入端連接，CPU控制單元的輸出端與組態(tài)開關(guān)控制模塊的輸入端連接，組態(tài)開關(guān)控制模塊的開關(guān)器件K<sub>0</sub>～K<sub>n</sub>與光伏電池陣列連接。本發(fā)明通過實時檢測光伏電池陣列輸出功率、表面溫度和入射光強等參數(shù)。并根據(jù)光伏電池陣列的入射光強和表面溫度來控制光伏陣列的組態(tài)方式，并通過本發(fā)明所設(shè)計的組態(tài)控制電路來實現(xiàn)光伏電池陣列的組態(tài)變換，更好的發(fā)揮光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率和發(fā)電量。
文檔編號G05F1/67GK101441492SQ200810220180
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者岑長岸, 淼 張 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)