CN102291049A - 智能集能光伏板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能光伏发电领域，具体地说是智能集能光伏板装置。该智能集能光伏板装置包括金属底板、光伏单元模块、DC-DC稳压单元和DC-DC稳压控制器，所述光伏单元模块设于金属底板上方，所述若干光伏单元模块和一DC-DC稳压单元通过串联导线相串联组成一个回路，所述若干回路相并联之后与所述DC-DC稳压控制器相连接，所述DC-DC稳压控制器通过负极回流母线与光伏单元模块相连接，所述DC-DC稳压单元通过控制信号线与DC-DC稳压控制器相连接，并通过正极并联输出母线将电压施加到所述DC-DC稳压控制器上。本发明提供一种结构简单、安全可靠、转换效率高的智能集能光伏板装置。

Description

智能集能光伏板装置
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电领域，具体地说是智能集能光伏板装置。
背景技术
传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，如太阳能、风能、生物质能、潮汐能等，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，在各类可再生能源中太阳能成为专家们的首选，不管从资源的数量、分布的普遍性，还是从清洁性、技术的可靠性来看，太阳能都比其它可再生能源更具有优越性。太阳能光伏发电具有如下许多优点：无噪声、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、可以无人值守、建设周期短、规模大小设计自由度大、可就地使用、容易储存、可以方便地与建筑物相结合等。使用太阳能光伏发电既不必为核电站频发的核泄漏事故而烦恼，也不必为水电站的堤坝可能在战争或地震中崩溃而担忧。
太阳能光伏发电应用尚未普及，制约太阳能光伏产业发展的主要原因有：1）光伏发电转换效率低，一般的光伏板光电转换效率为11%左右；2）太阳能发电的成本高；3)由于空气污染日益严重，全年阳光直达地面的日子已大为减少，而且有阳光的日子也不是整个白天都有阳光。
发明内容
本发明提供一种结构简单、安全可靠、转换效率高的智能集能光伏板装置。
本发明是通过下述技术方案实现的：智能集能光伏板装置，包括金属底板、光伏单元模块、DC-DC稳压单元和DC-DC稳压控制器，所述光伏单元模块设于金属底板上方，所述若干光伏单元模块和一DC-DC稳压单元通过串联导线相串联组成一个回路，所述若干回路相并联之后与所述DC-DC稳压控制器相连接，所述DC-DC稳压控制器通过负极回流母线与光伏单元模块相连接，所述DC-DC稳压单元通过控制信号线与DC-DC稳压控制器相连接，并通过正极并联输出母线将电压施加到所述DC-DC稳压控制器上。
所述光伏单元模块包括光伏单元和旁路二极管，所述旁路二极管通过旁路导线并联在所述光伏单元两端。
所述八个光伏单元模块和一DC-DC稳压单元通过串联导线相串联组成一个回路，所述六个回路相并联之后与所述DC-DC稳压控制器相连接。
本发明所带来的有益效果是：本发明中，所述智能集能光伏板装置包括金属底板、光伏单元模块、DC-DC稳压单元和DC-DC稳压控制器，所述金属底板用于固定光伏单元模块，使其排列整齐，所述光伏单元模块用于吸收太阳能，并产生输出电压，所述DC-DC稳压单元用于调整各个回路的输出电压，保证使各个回路的输出电压一致，所述DC-DC稳压控制器用于接收各个回路调整前的电压，并判断出一个最高值，并立即通过所述控制信号线将升压信号发给各个回路中的DC-DC稳压单元，各个DC-DC稳压单元立刻启动升压并将电压数值升至与最高电压数值一样；所述光伏单元模块包括光伏单元和旁路二极管，当串联的某个光伏单元被遮蔽或者发生故障时，使电流可以绕过被遮蔽或者发生故障的光伏单元，保证形成回路。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述智能集能光伏板装置的结构示意图。
图2为本发明所述光伏单元模块的结构示意图。
图中部件名称对应的标号如下：1、金属底板；2、光伏单元模块；3、负极回流母线；4、串联导线；5、DC-DC稳压单元；6、控制信号线；7、正极并联输出母线；8、DC-DC稳压控制器；9、光伏单元；10、旁路导线；11、旁路二极管。
本发明参数定义如下。
Va：光伏单元模块吸收太阳能之后两端的电压。
Vb：DC-DC稳压控制器的输入电压。
Vc：DC-DC稳压控制器的输出电压。
Vn：各个回路两端的电压，其中n为1，2，3，4，5，6。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详述：作为本发明所述智能集能光伏板装置的实施例，如图1和图2所示，包括金属底板1、光伏单元模块2、DC-DC稳压单元5和DC-DC稳压控制器8，所述光伏单元模块2设于金属底板1上方，所述八个光伏单元模块2和一DC-DC稳压单元5通过串联导线4相串联组成一个回路，所述六个回路相并联之后与所述DC-DC稳压控制器8相连接，所述DC-DC稳压控制器8通过负极回流母线3与光伏单元模块2相连接，所述DC-DC稳压单元5通过控制信号线6与DC-DC稳压控制器8相连接，并通过正极并联输出母线7将电压施加到所述DC-DC稳压控制器8上。所述金属底板1用于固定光伏单元模块2，使其排列整齐，所述光伏单元模块2用于吸收太阳能，并产生输出电压，所述DC-DC稳压单元5用于调整各个回路的输出电压，保证使各个回路的输出电压一致，所述DC-DC稳压控制器8用于接收各个回路调整前的电压，并判断出一个最高值，并立即通过所述控制信号线6将升压信号发给各个回路中的DC-DC稳压单元5，各个DC-DC稳压单元5立刻启动升压并将电压数值升至与最高电压数值一样。
本实施例中，所述光伏单元模块2包括光伏单元9和旁路二极管11，所述旁路二极管11通过旁路导线10并联在所述光伏单元9两端。当串联的某个光伏单元9被遮蔽或者发生故障时，旁路二极管11使电流可以绕过被遮蔽或者发生故障的光伏单元9，保证形成回路。
具体分析如下：光伏单元模块2吸收太阳能后产生输出电压Va；各回路光伏单元模块2都是正常工作的情况下，则各回路串联电压之和为Vn=8Va。
影响回路电压值的原因有两个：（1）其中一个回路中有一个光伏单元模块2被遮蔽或者发生故障，则旁路二极管11导通，该回路的电压为Vn=7Va；（2）由于制造品质的原因，各光伏单元模块2产生的Va有微小差别，在串联后Vn的电压有可能不一致，通过各自回路的DC-DC稳压单元5将自己的电压施加到正极并联输出母线7上，此时DC-DC稳压单元5只有导通功能。
各回路中最高电压等级的那一个回路将其电压加至DC-DC稳压控制器8上，DC-DC稳压控制器8在收到最高电压信号数值后，立刻通过控制信号线6将升压信号发给其他回路的DC-DC稳压单元5，这些DC-DC稳压单元5立刻启动升压并将电压数值升至与最高电压回路数值一样，这样就保证了所有回路的输出电压一致，因此所有回路都有功率输入到DC-DC稳压控制器8，进而保证总功率的输出，最大程度将吸收的太阳能转变为电能。
DC-DC稳压控制器8的输出电压Vc在一定范围内可自动调整，具体数值可与负荷所需要的最佳电压值匹配，例如负荷是蓄电池，蓄电池厂家一般会标出最佳充电电压数值范围，全天各时段太阳光强及光线入射角不同会使Vn电压数值不同，因此所述DC-DC稳压控制器8的输入电压Vb也会不同，从而使Vc电压数值偏离最佳充电电压数值，这时DC-DC稳压控制器8可自动将Vc调至最佳充电电压数值，其中Vb为Vn中的最高电压值，一般情况下最佳充电电压数值范围在12伏至25伏之间。
本装置的另一优点是在阴雨天和弱阳光下仍然保持有一定的功率输出，当Vn小于12伏时，则Vb也小于12伏，此时DC-DC稳压控制器8通过控制信号线6使DC-DC稳压单元5升压至12伏及以上，则实现功率输出，相比起无此装置的太阳能光伏板，其功率输出在阴雨天和弱阳光下会大得多；另外，本装置将太阳能转换为电能的时间较无此装置的长得多，早晨或者傍晚，光线很弱的情况下同样可以进行光电转换。

Claims (3)

1.智能集能光伏板装置，其特征在于包括金属底板、光伏单元模块、DC-DC稳压单元和DC-DC稳压控制器，所述光伏单元模块设于金属底板上方，所述若干光伏单元模块和一DC-DC稳压单元通过串联导线相串联组成一个回路，所述若干回路相并联之后与所述DC-DC稳压控制器相连接，所述DC-DC稳压控制器通过负极回流母线与光伏单元模块相连接，所述DC-DC稳压单元通过控制信号线与DC-DC稳压控制器相连接，并通过正极并联输出母线将电压施加到所述DC-DC稳压控制器上。
2.如权利要求1所述的智能集能光伏板装置，其特征在于所述光伏单元模块包括光伏单元和旁路二极管，所述旁路二极管通过旁路导线并联在所述光伏单元两端。
3.如权利要求1或2所述的智能集能光伏板装置，其特征在于所述八个光伏单元模块和一DC-DC稳压单元通过串联导线相串联组成一个回路，所述六个回路相并联之后与所述DC-DC稳压控制器相连接。
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