CN103051036A - 具有数字信号处理功能的光伏控制器及其控制电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有数字信号处理功能的光伏控制器，包括有与蓄电池、光伏电池连接的直流/交流转换器，其中，直流/交流转换器连接有对蓄电池物理参数进行判断控制的数字信号处理器,数字信号处理器连接有显示器、用于对蓄电池调整充放电参数的脉冲宽度调制波形发生器以及对电路状态进行监控的监控系统。监控系统包括能监测电路温度的温度检测器、电路温度过高时进行报警的高温报警器、能在短路后切断电路的短路保护器、防反接装置以及自启系统。数字信号处理器上设有远程通讯接口，且该远程通讯接口信号连接有远程控制器。本发明具有太阳能电能利用率高、充电效率高、系统可靠性更高、蓄电池使用寿命长、响应速度快、稳定性强、操作简单的优点。

Description

具有数字信号处理功能的光伏控制器及其控制电池的方法
技术领域
本发明涉及太阳能发电设备的技术领域，特别涉及具有数字信号处理功能的光伏控制器及其控制电池的方法。
背景技术
独立光伏发电系统中，需要用到大量的蓄电池。白天，光伏电池对蓄电池充电储能，晚上，蓄电池放电，将直流电逆变为220V交流电给用户使用。因此，蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，直接影响到光伏发电系统的正常运行。为了使蓄电池能在最优状态下工作，就必须对蓄电池进行科学的充放电管理控制。对蓄电池的充电和放电过程的管理和控制的部件，就是光伏控制器。承担着对蓄电池的充放电控制管理。最简单的控制方式是采用电子线路，分时段进行控制。但是这种控制无法对蓄电池进行有效控制，导致蓄电池在太阳能转化率、充电效率、电池寿命等方面的表现不尽如人意。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供太阳能电能利用率高、充电效率高、系统可靠性更高、能延长蓄电池使用寿命、响应速度快、稳定性强、操作简单的具有数字信号处理功能的光伏控制器及其控制电池的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
具有数字信号处理功能的光伏控制器，包括有与蓄电池以及光伏电池连接的直流/交流转换器，其中，直流/交流转换器连接有对蓄电池物理参数以及光伏电池状态进行判断控制的数字信号处理器,数字信号处理器连接有显示器、用于对蓄电池调整充放电参数的脉冲宽度调制波形发生器以及对电路状态进行监控的监控系统。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的监控系统包括有能监测电路温度的温度检测器、电路温度过高时进行报警的高温报警器、能在短路后切断电路的短路保护器、防反接装置以及自启系统。
上述的数字信号处理器上设有远程通讯接口，且该远程通讯接口信号连接有远程控制器。
上述的脉冲宽度调制波形发生器连接有主功率变换器，且脉冲宽度调制波形发生器通过该主功率变换器与用电器连接。
上述的数字信号处理器通过接口电路与显示器连接。
上述的显示器为LCD显示器或LED显示器。
具有数字信号处理功能的光伏控制器控制电池的方法，包括以下步骤：
步骤一、数字信号处理器对蓄电池物理参数进行高速采样，并描绘出蓄电池产生的U-I曲线和充放电产生的温度曲线；
步骤二、数字信号处理器根据U-I曲线对光伏电池最大功率点进行跟踪，计算光伏电池最佳输出点，提升光伏电池太阳能的能量利用率；
步骤三、数字信号处理器根据蓄电池的充放电温度曲线，计算得出蓄电池的直充参数、浮充参数和温度补偿参数，并通过脉冲宽度调制波形发生器自动调整充放电参数，延长蓄电池使用寿命；
步骤四、数字信号处理器将蓄电池物理参数、直充参数、浮充参数和温度补偿参数传递至显示器显示出来。
上述的步骤二中数字信号处理器计算光伏电池最佳输出点的算法是神经网络算法。
上述的步骤三中数字信号处理器计算蓄电池的直充参数、浮充参数和温度补偿参数的算法是模糊算法。
与现有技术相比，本发明具有数字信号处理功能的光伏控制器，包括有与蓄电池以及光伏电池连接的直流/交流转换器，其中，直流/交流转换器连接有对蓄电池物理参数以及光伏电池状态进行判断控制的数字信号处理器,数字信号处理器连接有显示器、用于对蓄电池调整充放电参数的脉冲宽度调制波形发生器以及对电路状态进行监控的监控系统。数字信号处理器采用神经网络算法，快速扫描整个I-U曲线，迅速跟踪到光伏电池的最大功率点，对光伏电池进行最大功率点的跟踪。显著提高太阳能的能量利用率，该能量利用率能达到99.5%。数字信号处理器对蓄电池的充放电和温度补偿采用模糊算法，通过脉冲宽度调制波形发生器实现脉冲宽度调制充放电控制，充电效率较非脉冲宽度调制的光伏控制器高3%至6%，增加了用电时间。数字信号处理器自动控制蓄电池的直充，浮充，动态高精度温度补偿，自动调整充放电参数，使蓄电池有更长的使用寿命。数字信号处理器具有强大的通讯功能，配有专用的远程通讯接口，可以实现远程监控。数字信号处理器配有液晶显示屏，可显示蓄电池电压，光伏电池板电压，输入的电流等，达到实时监控的目的。本发明还对整个控制器的工作状态进行监控，具有能监测电路温度的温度检测器、电路温度过高时进行报警的高温报警器、能在短路后切断电路的短路保护器、防反接装置以及自启系统。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、太阳能电能利用率高，可99.5%。2、充电效率更高，能提高3%至6%。3、延长蓄电池的使用寿命，平均可延长寿命2年至3年。4、系统可靠性更高，平均无故障时间可达25000小时。5、操作简便，直观，各种参数一目了然。6、实现远程监控。7、配备电路自保护系统，更加安全。本发明还具有可靠性高、响应速度快、稳定性强、操作简单的优点。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图；
图2是图1中监控系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图2所示的实施例，图标号说明：蓄电池1、直流/交流转换器2、数字信号处理器3、显示器4、脉冲宽度调制波形发生器5、监控系统6、温度检测器61、高温报警器62、短路保护器63、防反接装置64、自启系统65、主功率变换器7、接口电路8、光伏电池9。
本发明
具有数字信号处理功能的光伏控制器，包括有与蓄电池1以及光伏电池9连接的直流/交流转换器2，其中，直流/交流转换器2连接有对蓄电池1物理参数以及光伏电池9状态进行判断控制的数字信号处理器3,数字信号处理器3连接有显示器4、用于对蓄电池1调整充放电参数的脉冲宽度调制波形发生器5以及对电路状态进行监控的监控系统6。
实施例中，监控系统6包括有能监测电路温度的温度检测器61、电路温度过高时进行报警的高温报警器62、能在短路后切断电路的短路保护器63、防反接装置64以及自启系统65。
实施例中，数字信号处理器3上设有远程通讯接口，且该远程通讯接口信号连接有远程控制器。
实施例中，脉冲宽度调制波形发生器5连接有主功率变换器7，且脉冲宽度调制波形发生器5通过该主功率变换器7与用电器连接。
实施例中，数字信号处理器3通过接口电路8与显示器4连接。
实施例中，显示器4为LCD显示器或LED显示器。
具有数字信号处理功能的光伏控制器控制电池的方法，包括以下步骤：
步骤一、数字信号处理器3对蓄电池1物理参数进行高速采样，并描绘出蓄电池1产生的U-I曲线和充放电产生的温度曲线；
步骤二、数字信号处理器3根据U-I曲线对光伏电池最大功率点进行跟踪，计算光伏电池9最佳输出点，提升光伏电池9太阳能的能量利用率；
步骤三、数字信号处理器3根据蓄电池1的充放电温度曲线，计算得出蓄电池1的直充参数、浮充参数和温度补偿参数，并通过脉冲宽度调制波形发生器5自动调整充放电参数，延长蓄电池1使用寿命；
步骤四、数字信号处理器3将蓄电池1物理参数、直充参数、浮充参数和温度补偿参数传递至显示器4显示出来。
实施例中，步骤二中数字信号处理器3计算光伏电池9最佳输出点的算法是神经网络算法。
实施例中，步骤三中数字信号处理器3计算蓄电池1的直充参数、浮充参数和温度补偿参数的算法是模糊算法。
本发明是一种采用数字信号处理技术的光伏控制器，数字信号处理技术在人工智能，神经网络，模式识别等方面都有极其广泛的应用。但是在光伏蓄电器领域尚未发现有使用的先例，本发明通过数字信号处理器3对蓄电池1的各种物理参数以及光伏电池9进行高精度的高速采样，计算，判别，控制。
数字信号处理器3采用神经网络算法，快速扫描整个I-U曲线，迅速跟踪到光伏电池的最大功率点，对光伏电池进行最大功率点的跟踪。显著提高太阳能的能量利用率，该能量利用率能达到99.5%。数字信号处理器3对蓄电池1的充放电和温度补偿采用模糊算法，通过脉冲宽度调制波形发生器5实现脉冲宽度调制充放电控制，充电效率较非脉冲宽度调制的光伏控制器高3%至6%，增加了用电时间。数字信号处理器3自动控制蓄电池的直充，浮充，动态高精度温度补偿，自动调整充放电参数，使蓄电池有更长的使用寿命。数字信号处理器3具有强大的通讯功能，配有专用的远程通讯接口，可以实现远程监控。数字信号处理器3配有液晶显示屏，可显示蓄电池电压，光伏电池板电压，输入的电流等，达到实时监控的目的。本发明还对整个控制器的工作状态进行监控，具有能监测电路温度的温度检测器61、电路温度过高时进行报警的高温报警器62、能在短路后切断电路的短路保护器63、防反接装置64以及自启系统65。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、太阳能电能利用率高，可99.5%。2、充电效率更高，能提高3%至6%。3、延长蓄电池的使用寿命，平均可延长寿命2年至3年。4、系统可靠性更高，平均无故障时间可达25000小时。5、操作简便，直观，各种参数一目了然。6、实现远程监控。7、配备电路自保护系统，更加安全。本发明还具有可靠性高、响应速度快、稳定性强、操作简单的优点。
本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (9)

1.具有数字信号处理功能的光伏控制器，包括有与蓄电池(1)以及光伏电池(9)连接的直流/交流转换器(2)，其特征是：所述的直流/交流转换器(2)连接有对蓄电池(1)物理参数以及光伏电池(9)状态进行判断控制的数字信号处理器(3),所述的数字信号处理器(3)连接有显示器(4)、用于对蓄电池(1)调整充放电参数的脉冲宽度调制波形发生器(5)以及对电路状态进行监控的监控系统(6)。
2.根据权利要求1所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器，其特征是：所述的监控系统(6)包括有能监测电路温度的温度检测器(61)、电路温度过高时进行报警的高温报警器(62)、能在短路后切断电路的短路保护器(63)、防反接装置(64)以及自启系统(65)。
3.根据权利要求2所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器，其特征是：所述的数字信号处理器(3)上设有远程通讯接口，且该远程通讯接口信号连接有远程控制器。
4.根据权利要求3所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器，其特征是：所述的脉冲宽度调制波形发生器(5)连接有主功率变换器(7)，且所述的脉冲宽度调制波形发生器(5)通过该主功率变换器(7)与用电器连接。
5.根据权利要求4所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器，其特征是：所述的数字信号处理器(3)通过接口电路(8)与显示器(4)连接。
6.根据权利要求5所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器，其特征是：所述的显示器(4)为LCD显示器或LED显示器。
7.具有数字信号处理功能的光伏控制器控制电池的方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、数字信号处理器(3)对蓄电池(1)物理参数进行高速采样，并描绘出蓄电池(1)产生的U-I曲线和充放电产生的温度曲线；
步骤二、数字信号处理器(3)根据U-I曲线对光伏电池最大功率点进行跟踪，计算光伏电池(9)最佳输出点，提升光伏电池(9)太阳能的能量利用率；
步骤三、数字信号处理器(3)根据蓄电池(1)的充放电温度曲线，计算得出蓄电池(1)的直充参数、浮充参数和温度补偿参数，并通过脉冲宽度调制波形发生器(5)自动调整充放电参数，延长蓄电池(1)使用寿命；
步骤四、数字信号处理器(3)将蓄电池(1)物理参数、直充参数、浮充参数和温度补偿参数传递至显示器(4)显示出来。
8.根据权利要求7所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器控制电池的方法，其特征是：所述的步骤二中数字信号处理器(3)计算光伏电池(9)最佳输出点的算法是神经网络算法。
9.根据权利要求7所述的具有数字信号处理功能的光伏控制器控制电池的方法，其特征是：所述的步骤三中数字信号处理器(3)计算蓄电池(1)的直充参数、浮充参数和温度补偿参数的算法是模糊算法。
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