CN103677062A - 太阳能功率调节系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能功率调节系统及方法，该系统安装并运行在主控计算机中，该主控计算机连接有多个逻辑控制开关，每一逻辑控制开关连接有负载设备，每一负载设备通过逻辑控制开关连接至太阳能收集装置或者市电供电设备上。当太阳能收集装置输出的太阳能功率减少时，通过控制逻辑控制开关将至少一台连接至太阳能收集装置的负载设备切换至市电供电设备上。当太阳能收集装置输出的太阳能功率增加时，通过控制将至少一台连接至市电供电设备的负载设备切换至太阳能收集装置上，从而动态调节太阳能收集装置的最大输出传输，达到充分利用太阳能之目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳电力管理系统及方法，特别是关于一种太阳能功率调节系统及方法。
背景技术
在这能源大增的时代，太阳能俨然成为能源的重要来源，由于太阳能输出功率随着动态的日照强度和温度变化，其具有独特的功率输出特性曲线。如何让太阳能收集装置（例如太阳能板）输出最大功率，世界各国均有许多研究，将目前已提出的技术方法可归类为：（1）电压回授法，（2）功率回授法，（3）扰动观察法，（4）三点权位比较法，（5）增量电导法，（6）直线近似法，（7）实际量测法，（8）短路电流法。然而，这些方法主要利用电力电子技术通过调节功率输出周期（Duty）来追踪太阳能收集装置输出最大功率点。到目前为止，太阳能的最大功率点追踪大多采用设计效能电路（例如一级Boost升压电路），并通过控制效能电路的功率输出周期使太阳能输出在最大功率点附近，然而，太阳能流经效能电路会造成效率的损失。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种太阳能功率调节系统及方法，能够通过简单的逻辑控制来动态调节太阳能的输出功率传输，进而达到太阳能的最大功率传输。
所述的太阳能功率调节系统安装并运行在主控计算机中，该主控计算机连接有多个逻辑控制开关，每一逻辑控制开关连接有负载设备，每一负载设备通过逻辑控制开关连接至太阳能收集装置或者市电供电设备上。所述的太阳能功率调节系统包括：功率监测模块，用于从太阳能收集装置实时地获取太阳能的第一电压值和第一电流值，并根据第一电压值和第一电流值计算太阳能收集装置的第一输出功率；功率判断模块，用于当连接至太阳能收集装置的负载设备的数量发生变化时，从太阳能收集装置获取太阳能的第二电压值和第二电流值，根据第二电压值和第二电流值计算太阳能收集装置的第二输出功率，并判断第一输出功率是否大于第二输出功率；负载切换模块，用于当第一输出功率大于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从市电供电设备切换至太阳能收集装置上，当第一输出功率小于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从太阳能收集装置切换至市电供电设备上。
所述的太阳能功率调节方法应用在主控计算机中，该主控计算机连接有多个逻辑控制开关，每一逻辑控制开关连接有负载设备，每一负载设备通过逻辑控制开关连接至太阳能收集装置或者市电供电设备上。该方法包括步骤：从太阳能收集装置实时地获取太阳能的第一电压值和第一电流值；根据第一电压值和第一电流值计算太阳能收集装置的第一输出功率；当连接至太阳能收集装置的负载设备的数量发生变化时，从太阳能收集装置获取太阳能的第二电压值和第二电流值；根据第二电压值和第二电流值计算太阳能收集装置的第二输出功率；判断第一输出功率是否大于第二输出功率；当第一输出功率大于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从市电供电设备切换至太阳能收集装置上；当第一输出功率小于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从太阳能收集装置切换至市电供电设备上。
相较于现有技术，本发明所述的太阳能功率调节系统及方法，通过简单的逻辑控制就可达到太阳能的最大功率传输，从而无需设计最大功率点追踪的效能电路，可以提高太阳能功率传输效率。
附图说明
图1是本发明太阳能功率调节系统较佳实施例的架构图。
图2是本发明太阳能功率调节方法较佳实施例的流程图。
图3是利用太阳能收集装置的输出电流及电压表示的太阳能功率曲线图。
图4是太阳能收集装置输出的太阳能功率随着负载数量的变化曲线图。
主要元件符号说明
主控计算机 1
太阳能功率调节系统 10
功率监测模块 101
功率判断模块 102
负载切换模块 103
存储设备 11
处理器 12
逻辑控制开关 2
负载设备 3
太阳能收集装置 4
市电供电设备 5
电流转换器 6
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，是本发明太阳能功率调节系统10较佳实施例的架构图。在本实施例中，所述的太阳能功率调节系统10安装并运行于主控计算机1中，能够通过简单的逻辑控制来调节太阳能的最大功率传输。所述的最大功率传输是指当太阳能的输入阻抗与输出阻抗相等时，就可以达到太阳能的最大功率传输。在本实施例中，所述的主控计算机1还包括，但不仅限于，存储设备11以及处理器12。该主控计算机1为一种计算机、服务器或者计算装置。
在本实施例中，所述的主控计算机1连接至多个逻辑控制开关2，每一逻辑控制开关2连接有负载设备3。每一负载设备3通过逻辑控制开关2可连接至太阳能收集装置4，也可连接至市电供电设备5。
所述的逻辑控制开关2用于当太阳能收集装置4输出的太阳能功率减少时，将至少一台连接至太阳能收集装置4的负载设备3切换至市电供电设备5上，当太阳能收集装置4输出的太阳能功率增加时，将至少一台连接至市电供电设备5的负载设备3切换至太阳能收集装置4上，从而动态调节太阳能收集装置4的最大输出传输，达到充分利用太阳能之目的。
所述的太阳能收集装置4用于收集太阳光照产生太阳能的输出功率（包括电流及电压），从而为连接的负载设备3提供电能。当太阳光强度与温度变化时，动态调节负载设备3的数量与太阳能收集装置4的阻抗匹配使太阳能收集装置4达到最大的输出功率。
所述的负载设备3是一种测量机台、计算机、或者服务器等用电设备。每一负载设备3可以由太阳能收集装置4供电，也可以由市电供电设备5供电。所述的市电供电设备5用于为连接的负载设备3提供电能。
在本实施例中，所述的逻辑控制开关2与太阳能收集装置4之间连接有电流转换器6，该电流转换器6用于根据负载设备的电力需求将直流电（DC）转换为交流电（AC），或者将交流电转换为直流电。所述的太阳能收集装置4与市电供电设备5均可支持直流电及交流电之间的转换，从而满足每一负载设备3的电力需求。
在本实施例中，所述的太阳能功率调节系统10包括功率监测模块101、功率判断模块102以及负载切换模块103。本发明所称的模块系指一种能够被主控计算机1的处理器12所执行并且能够完成固定功能的一系列程序指令段，其存储于主控计算机1的存储设备11中。关于各模块的功能将于图2的流程图中作具体描述。
参考图2所示，是本发明太阳能功率调节方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法能够通过简单的逻辑控制来动态调节太阳能的输出功率，进而达到太阳能的最大功率传输。
步骤S21，功率监测模块101从太阳能收集装置4实时地获取太阳能的第一电压值V1和第一电流值I1，亦称谓实时电压及实时电流。在本实施例中，所述的太阳能收集装置4收集太阳光照产生太阳能的输出的实时电流及实时电压，进而为每一负载设备3提供电能。参考图3所示，是利用太阳能收集装置4的输出电流及电压表示的太阳能功率曲线图。其中，功率监测模块101可从太阳能收集装置4获取不同时段太阳能的第一电压值V1和第一电流值I1，例如V1=200V、I1=5A。
步骤S22，功率监测模块101根据第一电压值V1和第一电流值I1计算太阳能收集装置4的第一输出功率P1=V1*I1。参考图3所示，当第一电压值V1=200V和第一电流值I1=5A时，则第一输出功率P1=V1*I1=1000W。
步骤S23，负载切换模块103通过控制逻辑控制开关2将至少一台负载设备3从市电供电设备5切换至太阳能收集装置4上。在本实施例中，当至少一台负载设备3从市电供电设备5切换至太阳能收集装置4上时，太阳能收集装置4的输出阻抗会相应增加。
步骤S24，功率判断模块102从太阳能收集装置4获取太阳能的第二电压值V2和第二电流值I2，亦称谓当前电压值及当前电流。参考图3所示，当太阳能收集装置4连接的负载设备3的数量发生改变时，功率判断模块102从太阳能收集装置4获取的第二电压值V2和第二电流值I2，例如V2=200V、I2=4A。
步骤S25，功率判断模块102根据第二电压值V2和第二电流值I2计算太阳能收集装置的第二输出功率P2=V2*I2。参考图3所示，当第二电压值V2=200V和第二电流值I2=4A时，则第二输出功率P2=V2*I2=800W。
步骤S26，功率判断模块102判断第一输出功率P1是否大于第二电流值P2。若第一输出功率P1大于第二电流值P2，流程转向步骤S23。若第一输出功率P1小于第二电流值P2，流程转向步骤S27。
步骤S27，负载切换模块103通过控制逻辑控制开关2将至少一台负载设备3从太阳能收集装置4切换至市电供电设备5上。在本实施例中，当至少一台负载设备3从太阳能收集装置4切换至市电供电设备5上时，太阳能收集装置4的输出阻抗会相应减少。
参考图4所示，是太阳能收集装置4输出的太阳能功率随着负载数量的变化曲线图。假设太阳日照强度与温度不发生变化的情况下，当负载设备3连接至太阳能收集装置4上的负载数量增加时，太阳能收集装置4输出的太阳能功率则会相应的减少。当负载设备3连接至太阳能收集装置4上的负载数量减少时，太阳能收集装置4输出的太阳能功率则会相应的增加。
当太阳日照强度与温度发生变化时，太阳能收集装置4则会输出不同的太阳能功率，在这条太阳能功率曲线上会有一个最大的输出功率点，称的为最大功率点，例如P=1000W/m2。所述的最大功率点系指在该输出功率点上太阳能收集装置4输出的电压和电流的乘积是最大，亦即太阳能功率最大。当连接至太阳能收集装置4的负载数量增加时，太阳能收集装置4会输出相应的工作电压及工作电流。因此，通过调整太阳能收集装置4上不同数量的负载设备3，即可以将太阳能收集装置4调节到工作在最大功率点上，使太阳能收集装置4输出最大的太阳能功率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种太阳能功率调节系统，安装并运行在主控计算机中，其特征在于，该主控计算机连接有多个逻辑控制开关，每一逻辑控制开关连接有负载设备，每一负载设备通过逻辑控制开关连接至太阳能收集装置或者市电供电设备上，所述的太阳能功率调节系统包括：
功率监测模块，用于从太阳能收集装置实时地获取太阳能的第一电压值和第一电流值，并根据第一电压值和第一电流值计算太阳能收集装置的第一输出功率；
功率判断模块，用于当连接至太阳能收集装置的负载设备的数量发生变化时，从太阳能收集装置获取太阳能的第二电压值和第二电流值，根据第二电压值和第二电流值计算太阳能收集装置的第二输出功率，并判断第一输出功率是否大于第二输出功率；
负载切换模块，用于当第一输出功率大于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从市电供电设备切换至太阳能收集装置上，当第一输出功率小于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从太阳能收集装置切换至市电供电设备上。
2.如权利要求1所述的太阳能功率调节系统，其特征在于，所述的太阳能收集装置用于收集太阳光照产生太阳能的输出电压和电流，并为连接的负载设备提供电能。
3.如权利要求1所述的太阳能功率调节系统，其特征在于，当负载设备连接至太阳能收集装置上的负载数量增加时，太阳能收集装置输出的太阳能功率则会相应的减少。
4.如权利要求1所述的太阳能功率调节系统，其特征在于，当负载设备连接至太阳能收集装置上的负载数量减少时，太阳能收集装置输出的太阳能功率则会相应的增加。
5.如权利要求1所述的太阳能功率调节系统，其特征在于，所述的逻辑控制开关与太阳能收集装置之间连接有电流转换器，用于根据负载设备的电力需求将直流电转换为交流电，或者将交流电转换为直流电。
6.一种太阳能功率调节方法，应用在主控计算机中，其特征在于，该主控计算机连接有多个逻辑控制开关，每一逻辑控制开关连接有负载设备，每一负载设备通过逻辑控制开关连接至太阳能收集装置或者市电供电设备上，该方法包括步骤：
从太阳能收集装置实时地获取太阳能的第一电压值和第一电流值；
根据第一电压值和第一电流值计算太阳能收集装置的第一输出功率；
当连接至太阳能收集装置的负载设备的数量发生变化时，从太阳能收集装置获取太阳能的第二电压值和第二电流值；
根据第二电压值和第二电流值计算太阳能收集装置的第二输出功率；
判断第一输出功率是否大于第二输出功率；
当第一输出功率大于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从市电供电设备切换至太阳能收集装置上；
当第一输出功率小于第二输出功率时，通过控制逻辑控制开关将至少一台负载设备从太阳能收集装置切换至市电供电设备上。
7.如权利要求6所述的太阳能功率调节方法，其特征在于，所述的太阳能收集装置用于收集太阳光照产生太阳能的输出电压和电流，并为连接的负载设备提供电能。
8.如权利要求6所述的太阳能功率调节方法，其特征在于，当负载设备连接至太阳能收集装置上的负载数量增加时，太阳能收集装置输出的太阳能功率则会相应的减少。
9.如权利要求6所述的太阳能功率调节方法，其特征在于，当负载设备连接至太阳能收集装置上的负载数量减少时，太阳能收集装置输出的太阳能功率则会相应的增加。
10.如权利要求6所述的太阳能功率调节方法，其特征在于，所述的逻辑控制开关与太阳能收集装置之间连接有电流转换器，用于根据负载设备的电力需求将直流电转换为交流电，或者将交流电转换为直流电。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107172885A (zh) * | 2014-11-07 | 2017-09-15 | 优信电子（香港）有限公司 | 最大电力点追踪装置及太阳能电池模块的评估方法 |
| CN108258678A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-07-06 | 杨广凌 | 一种太阳能系统及其供电给多负载单元的方法 |
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2012
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140326 |