CN105429587B - 一种太阳能电站组串级功率优化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电站组串级功率优化器。它包括电源系统、控制系统、电路调节系统和通讯系统，所述的电源系统连接太阳能电池板，所述的控制系统和电路调节系统均与电源系统连接，所述的控制系统与电路调节系统和通讯系统连接，所述的电路调节系统连接逆变器。本发明的有益效果是：使太阳能电池板在近似最大功率点输出，提高了太阳能电站的发电量，降低成本；可以对原有电站进行改造，安装到汇流箱上；也可以制备含该功率优化器器件的汇流箱，应用到新建电站。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电相关技术领域，尤其是指一种太阳能电站组串级功率优化器。
背景技术
功率优化器的技术核心是太阳能电池的最大功率点跟踪技术，可通过输出电压和电流的调节，使太阳能电池板始终在最大功率点工作，提高太阳能电池的发电量。当电池串中出现阴影遮挡、电池片功率不匹配、接线盒故障等问题的情况下，功率优化器的效果更加显著。一般情况下，功率优化器作为逆变器的一部分，安装在逆变器前。对于大型逆变器来说，有很多电池串并联在一起，共用一个功率优化器，当其中一串出现遮挡的情况下，就不能很好的改善该串的发电效果。现在也有一种单个组件的功率优化器器件，安装在单个组件上，这样大幅度增加了电站的成本。对于每一串来说，效果与一个电池串功率优化器器件效果接近。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高太阳能电站发电量的太阳能电站组串级功率优化器。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能电站组串级功率优化器，其与太阳能电池板和逆变器连接，包括电源系统、控制系统、电路调节系统和通讯系统，所述的电源系统连接太阳能电池板，所述的控制系统和电路调节系统均与电源系统连接，所述的控制系统与电路调节系统和通讯系统连接，所述的电路调节系统连接逆变器。
在每一串太阳能电池板上安装该功率优化器器件，使每一串太阳能电池板都在近似最大功率点输出，有效的提高了太阳能电站的发电量，这样设计避免了逆变器兼顾不到每一串太阳能电池板的缺点，还避免了单个组件对应设置单个功率优化器导致成本过高的问题。另外，该功率优化器可以对原有电站进行改造，安装到汇流箱上，使每一串太阳能电池板先经过该功率优化器再连接到汇流箱上；也可以制备含该功率优化器器件的汇流箱，应用到新建电站。
作为优选，所述的电源系统内设有DC-DC转换电路，所述的太阳能电池板与电源系统内的DC-DC转换电路连接。电源系统可为整个装置提供所需要的电力，其电力来源是太阳能电池板自有电力，可通过电源系统中的DC-DC转换电路将太阳能电池板中不稳定的直流电转换成稳定的直流电，即将太阳能电池板中250-1000V范围内的直流电转换成12V、7V、5V、3.3V恒定电压的直流电，供整个系统正常工作。
作为优选，所述的电路调节系统包括电路调节器、电流采集器和电压采集器，所述的电流采集器和电压采集器均并联在太阳能电池板上，所述的电流采集器连接在电路调节器和太阳能电池板之间，所述的电路调节器、电流采集器和电压采集器均与控制系统连接，所述的太阳能电池板通过电路调节器与逆变器连接。控制系统控制电路调节器的工作状态，扰动太阳能电池板的输出电压，从而使输出电流发生变化，电压采集器和电流采集器将输出电压和输出电流输入到控制系统中，控制系统计算出功率值，并进行对比；通过不断控制电路调节器的工作状态，使功率值达到最大，起到太阳能电池板输出最大功率点跟踪。
作为优选，所述的电路调节系统还包括温度传感器，所述的温度传感器与控制系统连接。用于检测该功率优化器的实时温度，以防止温度过高而损坏该功率优化器。
作为优选，所述的控制系统包括数字信号处理器DSP、通信模块和安全保护模块，所述的数字信号处理器DSP分别连接通信模块、安全保护模块、电路调节器、电流采集器和电压采集器，所述的安全保护模块连接电路调节器，所述的通信模块与通讯系统连接。数字信号处理器DSP接收电压采集器和电流采集器的数据，来控制电路调节器的动作，同时将接收到的数据实时通过通信模块传递给通讯系统，而安全保护模块的设计能够防止该功率优化器发生异常而导致整个电站无法进行工作而瘫痪。
作为优选，所述的控制系统还包括报警装置，所述的报警装置与单片机连接。能够及时的提醒操作人员，及时排出故障问题，保证该功率优化器的正常运行。
作为优选，所述的安全保护模块包括过欠压保护模块、过流保护模块、过温保护模块。上述模块同时监控太阳能电池板电压、太阳能电池板电流、输出电压、该功率优化器器件温度的变化，当控制系统进入安全保护模块后，电路转换器不再调节输出电压和输出电流，直接将太阳能电池板和逆变器接通，不影响电站的正常发电。
作为优选，所述的通讯系统包括显示屏、远程通讯发射端和远程通讯接收端，所述的显示屏和远程通讯发射端与通信模块连接，所述的远程通讯接受端与远程通讯发射端连接。通讯系统通过通信模块与数字信号处理器DSP连接，将电压、电流等太阳能电池板的发电信息和保护报警信息输入到显示屏上，并同时通讯系统具有远程通讯功能，将系统状态通过远程通讯发射端与远程通讯接收端的配合传输到远程终端。
作为优选，所述的远程通讯接受端通过有线连接方式与远程通讯发射端连接。使得传输数据信号更为稳定可靠。
作为另一种优选，所述的远程通讯接受端通过无线连接方式与远程通讯发射端连接。使得传输数据受地区影响较小，传输范围较大。
本发明的有益效果是：使太阳能电池板在近似最大功率点输出，提高了太阳能电站的发电量，降低成本；可以对原有电站进行改造，安装到汇流箱上；也可以制备含该功率优化器器件的汇流箱，应用到新建电站。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图中：1.电源系统，2.控制系统，21.单片机，22.通信模块，3.电路调节系统，31.电路调节器，32.电流采集器，33.电压采集器，4.通讯系统，5.太阳能电池板，6.逆变器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所述的实施例中，一种太阳能电站组串级功率优化器，其与太阳能电池板5和逆变器6连接，包括电源系统1、控制系统2、电路调节系统3和通讯系统4，电源系统1连接太阳能电池板5，控制系统2和电路调节系统3均与电源系统1连接，控制系统2与电路调节系统3和通讯系统4连接，电路调节系统3连接逆变器6。
电源系统1内设有DC-DC转换电路，太阳能电池板5与电源系统1内的DC-DC转换电路连接。电源系统1可为该功率优化器器件提供所需要的电力，其电力来源是太阳能电池板5自有电力，可将太阳能电池板5中不稳定的直流电转换成稳定的直流电，通过DC-DC转换电路，将太阳能电池板5中250-1000V范围内的直流电转换成12V、7V、5V、3.3V恒定电压的直流电，供整个系统正常工作。
电路调节系统3包括电路调节器31、电流采集器32和电压采集器33，电流采集器32和电压采集器33均并联在太阳能电池板5上，电流采集器32连接在电路调节器31和太阳能电池板5之间，电路调节器31、电流采集器32和电压采集器33均与控制系统2连接，太阳能电池板5通过电路调节器31与逆变器6连接。电路调节系统3还包括温度传感器，温度传感器与控制系统2连接。
控制系统2包括数字信号处理器DSP 21、通信模块22和安全保护模块，数字信号处理器DSP 21分别连接通信模块22、安全保护模块、电路调节器31、电流采集器32和电压采集器33，安全保护模块连接电路调节器31，通信模块22与通讯系统4连接。控制系统2还包括报警装置，报警装置与数字信号处理器DSP 21连接。数字信号处理器DSP 21控制电路调节器31的工作状态，扰动太阳能电池板5的输出电压，从而使输出电流发生变化，电压采集器33和电流采集器32将输出电压V和输出电流I输入到数字信号处理器DSP 21中，数字信号处理器DSP 21计算出功率P＝V*I的值，并进行对比，通过不断控制电路调节器31的工作状态，使V*I的值达到最大，起到太阳能电池板5输出最大功率点跟踪。
安全保护模块包括过欠压保护模块、过流保护模块、过温保护模块。控制系统2同时监控太阳能电池板5电压、太阳能电池板5电流、输出电压、该功率优化器器件温度的变化，可实现PV输入过压保护、欠压保护、过流保护、过功率保护、过温保护等功能，控制系统2进入保护程序后，安全保护模块工作并控制电路转换器不再调节V和I，直接将太阳能电池板5和逆变器6接通，不影响电站的正常发电。
通讯系统4包括显示屏、远程通讯发射端和远程通讯接收端，显示屏和远程通讯发射端与通信模块22连接，远程通讯接受端与远程通讯发射端连接。远程通讯接受端通过有线或者无线连接方式与远程通讯发射端连接。通讯系统4与数字信号处理器DSP 21连接，将电压、电流等太阳能电池板5的发电信息和保护报警信息输入到显示屏上，同时通讯系统4具有远程通讯功能，将系统状态通过无线或有线方式传输到远程终端。
在每一串太阳能电池板5上安装该功率优化器器件，使每一串太阳能电池板5都在近似最大功率点输出，有效的提高了太阳能电站的发电量，这样设计避免了逆变器6兼顾不到每一串太阳能电池板5的缺点，还避免了单个组件对应设置单个功率优化器导致成本过高的问题。另外，该功率优化器可以对原有电站进行改造，安装到汇流箱上，使每一串太阳能电池板5先经过该功率优化器再连接到汇流箱上；也可以制备含该功率优化器器件的汇流箱，应用到新建电站。
Claims (5)
1.一种太阳能电站组串级功率优化器，其与太阳能电池板(5)和逆变器(6)连接，其特征是，包括电源系统(1)、控制系统(2)、电路调节系统(3)和通讯系统(4)，所述的电源系统(1)连接太阳能电池板(5)，所述的控制系统(2)和电路调节系统(3)均与电源系统(1)连接，所述的控制系统(2)与电路调节系统(3)和通讯系统(4)连接，所述的电路调节系统(3)连接逆变器(6)，所述的电路调节系统(3)包括电路调节器(31)、电流采集器(32)和电压采集器(33)，所述的电流采集器(32)和电压采集器(33)均并联在太阳能电池板(5)上，所述的电流采集器(32)连接在电路调节器(31)和太阳能电池板(5)之间，所述的电路调节器(31)、电流采集器(32)和电压采集器(33)均与控制系统(2)连接，所述的太阳能电池板(5)通过电路调节器(31)与逆变器(6)连接，所述的电路调节系统(3)还包括温度传感器，所述的温度传感器与控制系统(2)连接，所述的控制系统(2)包括数字信号处理器DSP(21)、通信模块(22)和安全保护模块，所述的数字信号处理器DSP(21)分别连接通信模块(22)、安全保护模块、电路调节器(31)、电流采集器(32)和电压采集器(33)，所述的安全保护模块连接电路调节器(31)，所述的通信模块(22)与通讯系统(4)连接，所述的安全保护模块包括过欠压保护模块、过流保护模块、过温保护模块，所述的控制系统(2)还包括报警装置，所述的报警装置与数字信号处理器DSP(21)连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电站组串级功率优化器，其特征是，所述的电源系统(1)内设有DC-DC转换电路，所述的太阳能电池板(5)与电源系统(1)内的DC-DC转换电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电站组串级功率优化器，其特征是，所述 的通讯系统(4)包括显示屏、远程通讯发射端和远程通讯接收端，所述的显示屏和远程通讯发射端与通信模块(22)连接，所述的远程通讯接收端与远程通讯发射端连接。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能电站组串级功率优化器，其特征是，所述的远程通讯接收端通过有线连接方式与远程通讯发射端连接。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能电站组串级功率优化器，其特征是，所述的远程通讯接收端通过无线连接方式与远程通讯发射端连接。
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