CN102856969B - 一种太阳能光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏发电系统，该系统包括光伏组件、最大功率跟踪控制器、蓄电池以及直流负载，还包括蓄电池电压检测模块，其中光伏组件的输出端与最大功率跟踪控制器连接；最大功率跟踪控制器的输出端分别与蓄电池和直流负载相连接；蓄电池电压检测模块分别与蓄电池和直流负载相连接；蓄电池还与直流负载连接。采用本发明太阳能光伏发电系统，不仅可以实现最大功率跟踪，而且当需求功率减小时，可通过蓄电池电压检测模块判断，从DC-DC变换器输出的电流不经过蓄电池，直接供应给直流负载使用，最大限度的减少了功率在转换中的损耗，从而减少中间环节，实现功率最大化利用。

Description

一种太阳能光伏发电系统
技术领域
本发明涉及太阳能供电领域，更具体的说，涉及一种具有最大功率跟踪控制器的太阳能光伏发电系统。
背景技术
太阳能是无污染、取用不竭的绿色能源，但是太阳能电池转换效率低，价格昂贵。太阳能电池研究的重要方向之一是提高其能量转换效率。由于太阳能电池的功率输出受日照强度和工作温度等因素的影响，在一定的日照强度和工作温度下，太阳能电池具有唯一的最大功率点。当太阳能电池工作在该点时，能输出当前工作温度和日照强度下的最大功率。
为最大限度利用太阳能电池所产生的能量，降低系统造价，在以太阳能电池为能源的通信电源系统中，通常希望负载在额定容量范围内变动时，太阳能电池输出功率始终保持在峰值，即希望负载能够自动跟踪太阳能电池输出的最大功率点。但是由于太阳能电池的工作温度和日照强度都在不断地发生变化，导致负载实际取用功率的工作点与太阳能电池所提供的最大功率点间产生相当差距。
目前太阳能最大功率跟踪控制器是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最高的效率对蓄电池充电。但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，就是说，控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。理论上讲，使用最大功率跟踪控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50％，但是跟据实际测试，由于周围环境影响以及各种能量损失，最终的效率只能提高20％-30％。而且当负载功率降低时，也需要通过光伏组件将太能能存储到蓄电池，然后再通过蓄电池供应给负责，这样大大滴增加了功率在转换中的损耗，从而增加了中间环节，使得太能功率应用效率降低了不少。
发明内容
本发明的目的在于解决太阳能转换过程中利用效率不高的问题，提供一种具有最大功率跟踪控制器的太阳能光伏发电系统，该系统大大的提高太阳能发电的利用效率。
为了达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：
一种太阳能光伏发电系统，所述系统包括光伏组件、最大功率跟踪控制器、蓄电池以及直流负载，还包括蓄电池电压检测模块，所述光伏组件的输出端与所述最大功率跟踪控制器连接；所述最大功率跟踪控制器的输出端分别与所述蓄电池和直流负载相连接；所述蓄电池电压检测模块分别与所述蓄电池和直流负载相连接；所述蓄电池还与所述直流负载连接。
进一步地，所述最大功率跟踪控制器包括：DC-DC变换器、电流控制检测电路、PWM控制电路以及电压反馈检测电路，所述光伏组件分别与所述DC-DC变换器和电流控制检测电路相连接；所述DC-DC变换器分别与所述直流负载、蓄电池、电流控制检测电路以及PWM控制电路相连接；所述电压反馈检测电路分别与所述蓄电池和PWM控制电路相连接。
进一步地，所述最大功率跟踪控制器采用可编程的微控制器。
进一步地，所述蓄电池电压检测模块用于判断所述蓄电池是否需要充电以及判断直流负载是否处于工作状态。
进一步地，所述蓄电池通过肖特基二极管与所述直流负载连接。
进一步地，当所述光伏组件工作时，所述直流负载的供电来源于所述光伏组件；当所述光伏组件未工作时，所述直流负载的供电来源于所述蓄电池。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：一种太阳能光伏发电系统，不仅可以实现最大功率跟踪，而且如果需求功率减小，可通过蓄电池电压检测模块判断，从DC-DC变换器输出的电流不经过蓄电池，直接供应给直流负载使用，最大限度的减少了功率在转换中的损耗，从而减少中间环节，实现功率最大化利用。
附图说明
图1是本发明一种太阳能光伏发电系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示为本发明太阳能光伏发电系统的原理框图，所述太阳能光伏发电系统包括光伏组件、最大功率跟踪控制器、蓄电池以及直流负载，还包括蓄电池电压检测模块，所述光伏组件的输出端与所述最大功率跟踪控制器连接；所述最大功率跟踪控制器的输出端分别与所述蓄电池和直流负载相连接；所述蓄电池电压检测模块分别与所述蓄电池和直流负载相连接；所述蓄电池还与所述直流负载连接。
本发明中，所述最大功率跟踪控制器包括：DC-DC变换器、电流控制检测电路、PWM控制电路以及电压反馈检测电路，所述光伏组件分别与所述DC-DC变换器和电流控制检测电路相连接；所述DC-DC变换器分别与所述直流负载、蓄电池、电流控制检测电路以及PWM控制电路相连接；所述电压反馈检测电路分别与所述蓄电池和PWM控制电路相连接。
本发明中采用最大功率跟踪控制器使得光伏组件的输出功率最大，本实施光伏组件优选太阳能阵列电池，本发明还设置了一个蓄电池电压检测模块，用于检测电压是否足够，如果足够，则直流负载或者用电设备直接从已经达到最大功率的太阳能阵列电池取电。这样减少了太阳能阵列电池的能量先通过充电蓄电池，再经过蓄电池将电量输入给直流负载或者用电设备的步骤，提高了太阳能的利用率。除此之外，所述蓄电池电压检测模块用于判断所述蓄电池是否需要充电以及判断直流负载是否处于工作状态。本发明中，通过蓄电池电压检测模块反馈给最大功率跟踪控制器一个信号，如果PWM控制电路的电压达不到直流负载所需功率，则蓄电池的电压高于供电电压，且蓄电池通过一个低功耗的肖特基二极管，直接供给直流负载供电，既能保证了系统正常工作，又能使系统工作在一个稳定状态，达到方便使用的目的。当蓄电池满态时，则太阳能阵列电池通过DC-DC变换器后直接给直流负载供电，减少给蓄电池充电带来的功率损耗，提高工作效率。当蓄电池未充满，则太阳能阵列电池通过DC-DC变换器后还是先给直流负载供电，如功率有剩余，再给蓄电池充电。当太阳能阵列电池未工作时，则由蓄电池直接给直流负载供电，并实现欠压保护。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未违背本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种太阳能光伏发电系统，所述系统包括光伏组件、最大功率跟踪控制器、蓄电池以及直流负载，其特征在于，还包括蓄电池电压检测模块，所述光伏组件的输出端与所述最大功率跟踪控制器连接；所述最大功率跟踪控制器的输出端分别与所述蓄电池和直流负载相连接；所述蓄电池电压检测模块分别与所述蓄电池和直流负载相连接；所述蓄电池还与所述直流负载相连接；
所述蓄电池电压检测模块用于判断所述蓄电池是否需要充电以及判断直流负载是否处于工作状态；
当所述光伏组件工作时，所述直流负载的供电来源所述光伏组件；当所述光伏组件未工作时，所述直流负载的供电来源于所述蓄电池；
蓄电池电压检测模块反馈给最大功率跟踪控制器一个信号，若最大功率跟踪控制器达不到直流负载所需功率，则蓄电池电压高于供电电压，蓄电池直接给直流负载供电；当蓄电池满态时，光伏组件直接给直流负载供电，当蓄电池未满时，光伏组件先给直流负载供电，再给蓄电池充电；
所述最大功率跟踪器包括：DC-DC变换器、电流控制检测电路、PWM控制电路以及电压反馈检测电路，所述光伏组件分别与所述DC-DC变换器和电流控制检测电路相连接；所述DC-DC变换器分别与所述直流负载、蓄电池、电流控制检测电路以及PWM控制电路相连接；所述电压反馈检测电路分别与所述蓄电池和PWM控制电路相连接；
所述最大功率跟踪控制器采用可编程的微控制器；
所述蓄电池通过肖特基二极管与所述直流负载连接。
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