CN105978449A - 模块化自适应光伏发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种模块化自适应光伏发电装置，涉及光伏技术领域，所解决的是提高发电效率及延长使用寿命的技术问题。该装置包括主控制器、组合变换模块、太阳能储能模块、热电储能模块，及由上至下依次层叠的太阳能电池板、热电层、散热器，所述热电层都由多个热电模块组成；所述组合变换模块内置有用于改变各热电模块串并拓扑结构的多个切换开关组，各热电模块通过组合变换模块接到热电储能模块的充电端口；所述太阳能电池板的电能输出端接到太阳能储能模块的充电端口；所述太阳能储能模块及热电储能模块的放电端口通过一电源选择开关接到组合变换模块；所述主控制器用于控制电源选择开关及各切换开关组。本发明提供的装置，发电效率高且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术，特别是涉及一种模块化自适应光伏发电装置的技术。
背景技术
太阳能电池板在光照充分的时候，会因为板面吸收阳光而温度升高。在环境温度较高的夏季、高海拔空气稀薄地区、或外太空环境，由于散热条件较差，太阳能电池板的温升则会更为严重。太阳能电池板的温升不仅会降低其发电效率，也会严重影响太阳能电池板的使用寿命。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种发电效率高，且使用寿命长的模块化自适应光伏发电装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种模块化自适应光伏发电装置，其特征在于：包括主控制器、组合变换模块、太阳能电池板、散热器、太阳能储能模块、热电储能模块，及至少一个热电层，每个热电层都由多个热电模块组成；
所述热电层的数量为一个时，各个热电模块的吸热面与太阳能电池板的背光面相贴合，各个热电模块的散热面与散热器相贴合；
所述热电层的数量多于一个时，各个热电层从上至下依次层叠，并且上起第一个热电层中的各个热电模块的吸热面与太阳能电池板的背光面相贴合，下起第一个热电层中的各个热电模块的散热面与散热器相贴合；并且相邻的热电层中，上侧热电层中的各个热电模块的散热面与下侧热电层中的各个热电模块的吸热面分别相贴合；
所述组合变换模块设有外联端口，并且组合变换模块内置有用于改变各热电模块之间的串并拓扑结构的多个切换开关组，各热电模块通过各个切换开关组接到组合变换模块的外联端口，组合变换模块的外联端口接到热电储能模块的充电端口；
所述太阳能电池板的电能输出端接到太阳能储能模块的充电端口；
所述太阳能储能模块及热电储能模块的放电端口通过一电源选择开关接到组合变换模块的外联端口；
所述主控制器设有模式信号输出端口，及多个组合信号输出端口，多个温度数据采集端口；
所述太阳能电池板、散热器上分别设有用于检测自身温度的温度传感器，并且各温度传感器分别接到主控制器的各个温度数据采集端口，主控制器的各个组合信号输出端口分别接到组合变换模块中的各切换开关组的控制端口，主控制器的模式信号输出端口接到电源选择开关的控制端口。
本发明提供的模块化自适应光伏发电装置，利用热电模块联合太阳能电池板共同发电，可以允分利用太阳能电池板吸收的热能，从而能提高发电效率，而且在太阳能电池板过热时，可以利用热电模块为太阳能电池板降温，从而能延长太阳能电池板的使用寿命。
附图说明
图1是本发明第一实施例的模块化自适应光伏发电装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种模块化自适应光伏发电装置，其特征在于：包括主控制器U1、组合变换模块U2、太阳能电池板N1、散热器N3、太阳能储能模块U3、热电储能模块U4，及一个热电层N2，所述热电层N2由多个热电模块组成；
各个热电模块的吸热面通过导热胶与太阳能电池板N1的背光面胶合，各个热电模块的散热面通过导热胶与散热器N3胶合；
所述组合变换模块U2设有外联端口，并且组合变换模块U2内置有用于改变各热电模块之间的串并拓扑结构的多个切换开关组，各热电模块通过各个切换开关组接到组合变换模块U2的外联端口，组合变换模块U2的外联端口接到热电储能模块U4的充电端口；
所述太阳能电池板N1的电能输出端接到太阳能储能模块U3的充电端口；
所述太阳能储能模块U3及热电储能模块U4的放电端口通过一电源选择开关K1接到组合变换模块U2的外联端口；
所述主控制器U1设有模式信号输出端口，及多个组合信号输出端口，多个温度数据采集端口；
所述太阳能电池板N1、散热器N3上分别设有用于检测自身温度的温度传感器，并且各温度传感器分别接到主控制器U1的各个温度数据采集端口，主控制器U1的各个组合信号输出端口分别接到组合变换模块U2中的各切换开关组的控制端口，主控制器U1的模式信号输出端口接到电源选择开关K1的控制端口。
本发明第一实施例的工作原理如下：
在正常运行工况下，太阳能电池板将太阳能转换为电能并输出到太阳能储能模块U3存储，热电层N2中的各个热电模块则吸收太阳能电池板的热量，利用太阳能电池板的热量发电（Seebeck塞贝克效应），并输出到热电储能模块U4存储，散热器N3则用于散热；
主控制器U1通过温度传感器检测太阳能电池板的温度，并根据检测结果控制组合变换模块U2中的各切换开关组的通断，从而改变各热电模块之间的串并拓扑结构，使得各个热电模块尽可能地以最高效率发电；
当太阳能电池板的温度较低时，主控制器U1控制组合变换模块U2中的各切换开关组分别切换至相应状态，使得各热电模块全部串联；
当太阳能电池板的温度较高时，主控制器U1控制组合变换模块U2中的各切换开关组分别切换至相应状态，使得各热电模块混联；
在正常运行工况下，电源选择开关K1处于断开状态，当太阳能电池板的温度超过预先设定的温度上限值时，主控制器U1控制电源选择开关K1作出切换动作，使得太阳能储能模块U3的放电端口与组合变换模块U2的外联端口导通，或使得热电储能模块U4的放电端口与组合变换模块U2的外联端口导通，此时在Peltier珀尔帖效应的作用下，各热电模块转换为制冷工作模式对太阳能电池板进行降温、冷却，以保护太阳能电池板。
本发明第二实施例与第一实施例的区别在于：第二实施例中的热电层的数量多于一个，各个热电层从上至下依次层叠，并且上起第一个热电层中的各个热电模块的吸热面通过导热胶与太阳能电池板的背光面胶合，下起第一个热电层中的各个热电模块的散热面通过导热胶与散热器胶合；并且相邻的热电层中，上侧热电层中的各个热电模块的散热面通过导热胶与下侧热电层中的各个热电模块的吸热面分别胶合。
本发明第二实施例采用多个热电层从上至下依次层叠的方式，可以将各热电模块组合成更多的串、并联拓扑结构，从而可将太阳能电池板的温升区间划分得更细，以使热电模块组合所输出的电压可以与太阳能电池板所输出的电压相匹配。
Claims (1)
1.一种模块化自适应光伏发电装置，其特征在于：包括主控制器、组合变换模块、太阳能电池板、散热器、太阳能储能模块、热电储能模块，及至少一个热电层，每个热电层都由多个热电模块组成；
所述热电层的数量为一个时，各个热电模块的吸热面与太阳能电池板的背光面相贴合，各个热电模块的散热面与散热器相贴合；
所述热电层的数量多于一个时，各个热电层从上至下依次层叠，并且上起第一个热电层中的各个热电模块的吸热面与太阳能电池板的背光面相贴合，下起第一个热电层中的各个热电模块的散热面与散热器相贴合；并且相邻的热电层中，上侧热电层中的各个热电模块的散热面与下侧热电层中的各个热电模块的吸热面分别相贴合；
所述组合变换模块设有外联端口，并且组合变换模块内置有用于改变各热电模块之间的串并拓扑结构的多个切换开关组，各热电模块通过各个切换开关组接到组合变换模块的外联端口，组合变换模块的外联端口接到热电储能模块的充电端口；
所述太阳能电池板的电能输出端接到太阳能储能模块的充电端口；
所述太阳能储能模块及热电储能模块的放电端口通过一电源选择开关接到组合变换模块的外联端口；
所述主控制器设有模式信号输出端口，及多个组合信号输出端口，多个温度数据采集端口；
所述太阳能电池板、散热器上分别设有用于检测自身温度的温度传感器，并且各温度传感器分别接到主控制器的各个温度数据采集端口，主控制器的各个组合信号输出端口分别接到组合变换模块中的各切换开关组的控制端口，主控制器的模式信号输出端口接到电源选择开关的控制端口。
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