CN110212633A - 一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的控制模块和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，控制器、M个光伏组件以及光伏供电控制模块；光伏供电控制模块至少包括第一工作状态和第二工作状态：在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，且第一至第k‑1光伏接口接入的光伏组件为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。M个光伏组件与光伏供电控制模块的M个光伏接口对应连接；控制器与光伏供电控制模块连接，用于控制光伏供电控制模块的工作状态。本发明，通过供电量逐渐增加，实现了Domino效应，有利于提高化雪效率，降低化雪时间。本发明尤其有利于提高屋顶光伏发电系统在冰冻季节里，光伏发电的工作时间和发电效益。

Description

一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的控制模块和系统
技术领域
本发明涉及光伏组件技术领域，尤其涉及一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的控制模块和系统。
背景技术
如图14所示，布置于纬度较高地区(如加拿大、北欧、中国东北)的屋顶光伏发电系统在一年中相当长时间内日平均气温低于零度，经常会遇到因积雪和冰冻导致系统不发电的问题，而传统的除雪方式主要是通过人工扫雪、撒盐或喷洒融雪剂的方式来除去光伏板表面的积雪。采用人工的方式不仅费时费力、成本高，而且屋顶作业存在安全隐患，撒盐或喷洒融雪剂容易对光伏组件结构形成腐蚀损伤。
由于以上问题，使得屋顶光伏发电系统的使用效率在冰冻季节严重下降，影响用户的使用体验，并限制了屋顶光伏发电系统的进一步普及。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的控制模块和系统。
本发明提出的一种光伏供电控制模块，包括：M个用于接入光伏组件的光伏接口；
所述光伏供电控制模块至少包括第一工作状态和第二工作状态：
在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件均处于供电模式，并为外部负载供电；
在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件均处于供电模式，且第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。
优选的，在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件串联连接；在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件串联连接。
优选的，还包括电源接口，电源接口用于接入供电电源；在第二工作状态下，当第一光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源为第一光伏接口接入的光伏组件进行供电；
优选的，在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源、第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件均为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。
优选的，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源和第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件串联连接，2≤k≤M。
一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，包括控制器、M个光伏组件以及如权利要求1或2所述的光伏供电控制模块；
M个光伏组件与光伏供电控制模块的M个光伏接口对应连接；
控制器与光伏供电控制模块连接，用于控制光伏供电控制模块的工作状态。
优选的，当光伏供电控制模块处于第二工作状态下，光伏供电控制模块在控制器控制下将第二光伏组件至第M光伏组件顺序执行负载模式。
优选的，第二光伏组件包含光伏板的数量至第M光伏组件包含光伏板的数量依次递增。
优选的，第二光伏组件包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在同一个倾斜平面A上，倾斜平面A上的所有光伏板呈矩阵排列。
优选的，第一光伏组件包含的光伏板竖直安装。
优选的，倾斜平面A上，沿着倾斜平面A倾斜方向的一列光伏板，位于下方的光伏板所在光伏组件的序号小于位于上方的光伏板所在光伏组件的序号。
一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，包括控制器、供电电源、M个光伏组件以及如权利要求3或4或5所述的光伏供电控制模块；
M个光伏组件与光伏供电控制模块的M个光伏接口对应连接，供电电源与电源接口连接；
控制器与光伏供电控制模块连接，用于控制光伏供电控制模块的工作状态；
当光伏供电控制模块处于第二工作状态，光伏供电控制模块在控制器控制下将第一光伏组件至第M光伏组件顺序执行负载模式。
优选的，第一光伏组件包含光伏板的数量至第M光伏组件包含光伏板的数量依次递增。
优选的，第一光伏组件包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在同一个倾斜平面A上，倾斜平面A上的所有光伏板呈矩阵排列。
优选的，倾斜平面A上，沿着倾斜平面A倾斜方向的一列光伏板，位于下方的光伏板所在光伏组件的序号小于位于上方的光伏板所在光伏组件的序号。
本发明提出的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，利用光伏组件在被反向供电时会消耗电能并发热的原理，从而通过对光伏组件反向供电对光伏组件上覆盖的积雪进行融化。
本发明中，通过第一光伏组件至第n光伏组件给第n+1光伏组件反向供电，实现了第n+1光伏组件的发热控制，且对光伏组件上的积雪进行融化时，实现了光伏组件的脱网供电，实现了光伏组件发热的电能自供给。
本发明中，在给第二光伏组件至第M光伏组件反向供电的过程中，由于用于发电的光伏组件的数量的增加，用于反向供电的供电功率逐渐增加，使得被反向供电的光伏组件的发热功率递增，有利于提高化雪效率。
本发明中，通过控制器控制光伏供电控制模块的工作状态的切换，实现了系统中各光伏组件发热工作的自动化控制，从而实现了光伏组件上积雪融化的自动控制和自动供电，有利于保证下雪天气和冰冻季节里，光伏供电的持续性和可靠性。
本发明提出的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，通过光伏供电控制模块在第二工作状态下，处于负载模式的光伏组件的切换，使得已经完成化雪的光伏组件逐渐加入给未化雪的光伏组件反向供电，通过供电量逐渐增加，实现了Domino(多米诺骨牌)效应，有利于提高化雪效率，降低化雪时间。本发明尤其有利于提高屋顶光伏发电系统在冰冻季节里，光伏发电的工作时间和发电效益。本发明也可以用于集中式大型地面光伏电站。
附图说明
图1为实施例3提出的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统示意图；
图2为实施例3提出的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统的进一步示意图；
图3为实施例4中的种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统硬件原理图；
图4为实施例4中M＝6时系统硬件原理图；
图5为图3所示系统第一工作状态下的等效电路图；
图6为图3所示系统第二工作状态下第二光伏组件处于负载模式时的等效电路图；
图7为图3所示系统第二工作状态下第三光伏组件处于负载模式时的等效电路图；
图8为图3所示系统第二工作状态下第s光伏组件处于负载模式时的等效电路图；
图9为实施例5中的种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统硬件示意图
图10为图9所示系统第二工作状态下第f光伏组件处于负载模式时的等效电路图；
图11为实施例5所示系统另一硬件连接图；
图12为实施例6所示系统硬件连接图；
图13为实施例7所示系统硬件连接图；
图14为本发明提出的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统中各光伏组件分割示意图。
具体实施例
本发明中提到的光伏组件中包含一块或者多块光伏板；光伏组件包含多块光伏板时，光伏组件为由多块光伏板通过功率叠加形成的光伏电源。具体的，光伏组件包含多块光伏板时，多块光伏板串联和/或并联连接。
本发明中提到的同极连接表示，两个光伏组件连接时，一个光伏组件的正极连接另一个光伏组件的正极，或者，一个光伏组件的负极连接另一个光伏组件的负极。
本发明中提到的异极连接表示，两个光伏组件连接时，一个光伏组件的正极连接另一个光伏组件的负极。
本发明中，第一极性端子和第二极性端子为电气元件的正负极，具体的，当第一极性端子为正极，第二极性端子则为负极；或者，当第一极性端子为负极，第二极性端子则为正极。
实施例1
本实施例提出的一种光伏供电控制模块，包括：M个光伏接口，每一个光伏接口用于接入一个光伏组件；
所述光伏供电控制模块至少包括第一工作状态和第二工作状态：
在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件均处于供电模式，并为外部负载供电；
在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件均处于供电模式，且第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。
具体的，本实施例中，第二工作状态下，当第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，使得第k光伏接口接入的光伏组件耗电发热，从而可在积雪天气，通过第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件供电使得第k光伏接口接入的光伏组件自动发热化雪。
本实施例中，在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件串联连接；在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件串联连接。以便通过串联供电实现大电压输出，保证光伏接口接入的光伏组件的工作功率并避免大电流损伤。
实施例2
相比实施例1，本实施例中，光伏供电控制模块还包括电源接口，电源接口用于接入供电电源。在第二工作状态下，当第一光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源为第一光伏接口接入的光伏组件进行供电。如此，进一步保证了第一光伏接口接入的光伏组件的自动化雪。
具体的，本实施例中，在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源、第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件均为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。如此，通过电源接口接入的供电电源，可进一步提高光伏接口接入的光伏组件的发热功率，从而提高化雪效率。进一步的，本实施例中，在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件串联连接；在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源、第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件串联连接。
本实施例中，在第一工作状态下，仅通过第一至第M光伏接口接入的光伏组件为外部负载供电，停止电源接口接入的供电电源的供电输出，在光伏电能被充分利用的同时，避免了供电电源的过度消耗。
实施例3
参照图1，本发明提出的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，包括实施例1提供的光伏供电控制模块，还包括一个控制器和M个光伏组件。
M个光伏组件与光伏供电控制模块的M个光伏接口对应，各光伏接口连接对应的光伏组件，即第一光伏接口连接第一光伏组件X1，第二光伏接口连接第二光伏组件X2……以此类推，第M个光伏接口连接第M个光伏组件。
控制器与光伏供电控制模块连接，用于控制光伏供电控制模块切换工作状态，并用于控制光伏供电控制模块在第二工作状态下切换执行负载模式的光伏组件。
具体的，本实施例中，当光伏供电控制模块处于第二工作状态下，控制器用于控制光伏供电控制模块使第二光伏组件至第M光伏组件顺序执行负载模式。
光伏组件在被反向供电时，会消耗电能并发热，从而对光伏组件上覆盖的积雪进行融化。本实施例中，通过第一光伏组件X1至第k-1光伏组件X(k-1)给第Xk光伏组件供电，即通过第一光伏组件X1至第k-1光伏组件X(k-1)给第Xk光伏组件反向供电，实现了第k光伏组件的发热控制，以便融化第k光伏组件上的积雪，2≤k≤M。如此，在对光伏组件上的积雪进行融化时，实现了光伏组件的脱网供电，实现了光伏组件发热的电能自供给。
且，本实施例中，在给第二光伏组件X2至第M光伏组件反向供电的过程中，由于用于发电的光伏组件的数量的增加，用于反向供电的供电功率逐渐增加，使得被反向供电的光伏组件的发热功率递增，有利于提高化雪效率。
且，本实施例中，通过控制器控制光伏供电控制模块的工作状态的切换，实现了系统中各光伏组件发热工作的自动化控制，从而实现了光伏组件上积雪融化的自动控制和自动供电，有利于保证下雪天气和冰冻季节里，光伏供电的持续性和可靠性。
具体的，本实施例中，光伏供电控制模块处于第二工作状态时，当第k光伏组件处于负载模式，第一光伏组件X1至第k光伏组件Xk串联形成闭合回路，第k光伏组件Xk获得第一光伏组件X1至第k-1光伏组件X(k-1)串联电压之和，从而保证了第k光伏组件Xk的工作电压，保证了第k光伏组件Xk的发热效率，即保证了第k光伏组件Xk的化雪效率。具体的，本实施例中，其中，为第k光伏组件Xk的工作电压，Ui为第i光伏组件的输出电压,2≤k≤M。
具体的，本实施例中，光伏供电控制模块在第二工作状态下，随着处于负载模式的光伏组件的不同，各光伏组件的连接关系如下。
当第二光伏组件X2处于负载模式时，第二光伏组件X2的第一极性端子连接第一光伏组件X1的第一极性端子，第二光伏组件X2的第二极性端子连接第一光伏组件X1的第二极性端子，使得第一个光伏组件用于给第二个光伏组件反向供电。
当第三光伏组件X3处于负载模式时，第三光伏组件X3的第一极性端子连接第二光伏组件X2的第一极性端子，第二光伏组件X2的第二极性端子连接第一光伏组件X1的第一极性端子，第一光伏组件X1的第二极性端子连接第三光伏组件X3的第二极性端子。
以此类推，当第s+1光伏组件X(s+1)处于负载模式时，第s+1光伏组件X(s+1)的第一极性端子连接第s光伏组件Xs的第一极性端子，第s+1光伏组件的第二极性端子连接第一光伏组件X1的第二极性端子，第j光伏组件的第二极性端子连接第j-1光伏组件的第一极性端子，2≤j≤s,3≤s≤M-1。
具体的，本实施例中，第二光伏组件包含光伏板的数量至第M光伏组件包含光伏板的数量依次递增。如图2所示，本实施例中，第二光伏组件包含1块光伏板，第三光伏组件包含2块光伏板，第n光伏组件包含的光伏板数量比第n-1光伏组件包含的光伏板数量多2，4≦n≦M，即第三光伏组件包含的光伏板数量、第四光伏组件包含的光伏板数量……第M光伏组件包含的光伏板数量呈等差数列。具体的，图2中，为了进行区分，第一光伏组件包含的光伏板以“1”标示，第一光伏组件包含的光伏板以“1”标示，第二光伏组件包含的光伏板以“2”标示，第三光伏组件包含的光伏板以“3”标示，第四光伏组件包含的光伏板以“4”标示，第五光伏组件包含的光伏板以“5”标示，第六光伏组件包含的光伏板以“6”标示。
具体实施时，还可设置，第二光伏组件X2包含的光伏板、第三光伏组件X3包含的光伏板、第四光伏组件X4包含的光伏板……第M光伏组件包含的光伏板，依次呈等差数列或者等比数列增长，即，wm+1-wm＝a1，或者wm+1/wm＝a2，或者(wm+1-wm)/(wm-wm-1)＝a3，其中，wm+1为第m+1光伏组件包含的光伏板数量，wm为第m光伏组件包含的光伏板数量,wm-1为第m-1光伏组件包含的光伏板数量，2≤m≤M-1，a1、a2和a3为计算常数，且a1、a2和a3均为大于1的正整数。
本实施例中提供的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，适用于通过光伏组件反向供电发热进行积雪融化。本实施例中，第二光伏组件X2包含的光伏板、第三光伏组件X3包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在同一个倾斜平面A上，且倾斜平面A上的所有光伏板呈矩阵排列。如此，在积雪融化时，只需要贴近光伏板上的一层积雪融化断开冻层与光伏板的连接，光伏板上的积雪便可在自重作用下掉落，从而积雪融化和积雪滑落配合清理光伏组件上的积雪，有利于提高积雪清理效率，降低光伏组件的发热需求，从而降低电耗。
本实施例中，倾斜平面A上，沿着倾斜平面A倾斜方向的一列光伏板，位于下方的光伏板所在光伏组件的序号小于位于上方的光伏板所在光伏组件的序号。如此，在积雪融化过程中，可保证同一列光伏板中，下方的光伏板始终在上方的光伏板之前清理积雪，从而可避免积雪滑落过程中的运动障碍，进一步提高积雪清理效率。
具体的，本实施例中，第一光伏组件包含的光伏板可以安装在倾斜平面A上，通过人工除雪的方式，给第一光伏组件除雪，从而使得第一光伏组件提供化雪的初始供电，实现第二光伏组件至第M光伏组件的自动化雪。
具体实施时，也可将第一光伏组件包含的光伏板竖直安装，使得第一光伏组件包含的光伏板永远不被积雪覆盖，从而保证第二光伏组件至第M光伏组件的自动化雪。具体如图14所示，其中，第一光伏组件包含的光伏板组成第一光伏板集合200，第一光伏板集合200中的光伏板均竖直安装在向南的墙壁上，并均安装在窗户400下方，以避免屋檐遮挡第光伏板集合200的受光；第二光伏组件至第M光伏板包含的光伏板组成第二光伏板集合100，第二光伏板集合100中的光伏板均安装在向南的屋顶上。本实施例中，控制器300也安装在墙壁上。
本实施例提供的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，具体实施时还包括电流传感器，电流传感器与第一光伏组件X1串联连接，电流传感器用于检测第一光伏组件X1所在回路的电流值。控制器与电流传感器连接，控制器用于根据电流传感器的检测值控制光伏供电控制模块的工作状态的切换。具体的，本实施例中，可针对光伏供电控制模块的第二工作状态设置M-1个电流阈值，第二工作状态下，第二光伏组件处于负载模式时，当电流传感器的检测值达到第一电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换到第三光伏组件处于负载模式；依次类推，第k-1光伏组件处于负载模式时，当电流传感器的检测值达到第k-2电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换到第k光伏组件处于负载模式，2≤k≤M；第M光伏组件处于负载模式时，当电流传感器的检测值达到第M-1电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换到第一工作状态。
本实施例提供的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，具体实施实施时，也可在第二光伏组件至第M光伏组件上分别设置压力传感器进行积雪检测，即第二光伏组件X2上安装有第一压力传感器，第三光伏组件X3上安装有第二压力传感器，……以此类推，第M光伏组件上设有第M-1压力传感器，控制器分别连接第一压力传感器、第二压力传感器至第M-1压力传感器。光伏供电控制模块处于第二工作状态时，控制器用于在第n压力传感器的检测值达到对应的预设压力阈值时，控制光伏供电控制模块切换到使n+1光伏组件执行负载模式，1≤n≤M-1。
进一步的，本实施例中提供的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，还包括逆变器，逆变器与供电输出接口连接，光伏供电控制模块在第一工作状态下时，逆变器用于将第一光伏组件X1至第M光伏组件XM输出的电压转换为交流电后输出。控制器与逆变器连接，控制器用于在逆变器停止工作时，将光伏供电控制模块由第M工作状态切换为第一工作状态。具体的，本实施例中，逆变器只有在第一光伏组件X1至第M光伏组件XM均正常发电的情况下工作，以保证逆变器输出的交流电的电压值。如此，本实施例中，可根据逆变器的工作状态判断是否需要对光伏组件进行清理。具体的，本实施例中，控制器根据逆变器工作状态，控制光伏供电控制模块由第一工作状态切换为第二工作状态，实现了光伏组件上积雪情况的自动检测和自动清理。
且，本实施例中，系统进入积雪清理状态即光伏供电控制模块切换到第二工作状态后，控制器还可根据电流传感器的检测值或者压力传感器的检测值或者其他检测值，自动控制被反向供电的光伏组件即处于负载模式的光伏组件的切换，以保证积雪清理效果，且通过光伏供电控制模块从第二工作状态到第一工作状态实现逆变器的重新工作，从而恢复光伏供电。
以下结合两个具体的实施例，对实施例3中的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统进一步阐述。
实施例4
参照图3，本实施例提供的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统中，光伏供电控制模块包括与各光伏组件对应的光伏接口，具体的，与第q光伏组件Xq对应的光伏接口记为第q光伏接口inq，1≤q≤M。
光伏供电控制模块还包括与第二光伏组件X2至第M光伏组件中每一个光伏组件对应的同极连接线路、异极连接线路和反向跨接线路。具体的，本实施例中，光伏供电控制模块中与第k光伏组件对应的同极连接线路为连接第k光伏组件第一极性端子和第k-1光伏组件第一极性端子的第k同极连接线路t(k-1)k，光伏供电控制模块中与第k光伏组件对应的异极连接线路为连接第k光伏组件第二极性端子和第k-1光伏组件第一极性端子的第k异极连接线路y(k-1)k，光伏供电控制模块中与第k光伏组件对应的反向跨接线路为连接第k光伏组件第二极性端子和第一光伏组件X1第二极性端子的第k反向跨接线路tk1，2≤k≤M。图4所示为本实施例中，M＝6时的硬件原理图。
本实施例中，每一条同极连接线路分别设有短路(导通)状态和断路(断开)状态，每一条异极连接线路分别设有短路(导通)状态和断路(断开)状态，每一条反向跨接线路分别设有短路(导通)状态和断路(断开)状态，如此，控制器通过控制各同极连接线路、异极连接线路和反向跨接线路的通断实现切换光伏供电控制模块的工作状态。
具体的，本实施例中，光伏供电控制模块处于第一工作状态时，系统的等效电路图如图5所示，此时，第一光伏组件X1至第M光伏组件均用于光伏发电，系统的输出电压为Ui为第i光伏组件的输出电压。
本实施例中，光伏供电控制模块处于第二工作状态且第二光伏组件X2处于负载模式时，系统的等效电路图如图6所示，此时，第一光伏组件X1给第二光伏组件反向供电。本实施例中，光伏供电控制模块处于第二工作状态且第三光伏组件X3处于负载模式时，系统的等效电路图如图7所示。
本实施例中，光伏供电控制模块处于第二工作状态且第s光伏组件Xs处于负载模式时，3≤s≤M-1，系统的等效电路图如图8所示。
本实施例中，电流传感器C0串联在第一光伏组件X1的第二极性端子或者第一极性端子，具体实施时，可在光伏供电控制模块中设置电流检测节点C1，第一光伏组件X1的第二极性端子连接电流检测节点C1，电流检测节点C1还分别连接各反向跨接线路，电流检测传感器设置在电路模块中并串联在第一光伏组件X1的第二极性端子和电流检测节点C1之间。本实施例中，电流传感器的设置方式可具体参考图4、图5、图6、图7和图8。
具体实施时，也可设置成电流传感器串联在第一光伏组件X1和光伏供电控制模块的第一光伏接口之间，具体可参考图3。
本实施例中，控制器内预设有M个电流阈值，M个电流阈值分别为：第二工作状态下，第二光伏组件X2处于负载模式的第一电流阈值、第三光伏组件X3处于负载模式的第二电流阈值、……第M光伏组件XM处于负载模式的第M-1电流阈值；对应第一工作状态的第M电流阈值。
本实施例中，在光伏供电控制模块处于第一工作状态时，如果电流传感器获得电流检测值小于第M电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换到第二工作状态并控制第二光伏组件X2处于负载模式；光伏供电控制模块处于第二工作状态下，在第m光伏组件Xm处于负载模式时，如果电流传感器获得电流检测值大于或等于第m-1电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换到第m+1光伏组件X(m+1)处于负载模式；2≤m≤M-1。
本实施例中，光伏供电控制模块处于第一工作状态时，外部负载通过光伏供电控制模块上预设的供电输出端out接入。具体的，本实施例中，供电输出端out的第一极性端子与第M光伏组件的第一极性端子连接，供电输出端out的第二极性端子与第一光伏组件X1的第二极性端子连接。光伏供电控制模块处于第一工作状态时，第一光伏组件X1至第M光伏组件串联给通过供电输出端out接入的外部负载供电。
具体实施时，各同极连接线路、各异极连接线路和各反向跨接线路上均可通过设置一个开关件控制通断，控制器与各开关件连接，控制器通过控制各开关件的开合实现各同极连接线路、各异极连接线路和各反向跨接线路的通断控制。具体可参考图4。
参照图3，本实施例中各同极连接线路、各异极连接线路和各反向跨接线路均采用导线实现，本实施例的光伏供电控制模块中还包括2M-2个继电器，2M-2个继电器分别为：对应第二光伏组件X2第一极性端子的继电器RA2、对应第三光伏组件X3第一极性端子的继电器RA3、……对应第M-1光伏组件第一极性端子的继电器RA(M-1)、对应第M光伏组件第一极性端子的继电器RAM、对应第二光伏组件X2第二极性端子的继电器RB2、对应第三光伏组件X3第二极性端子的继电器RB3、……对应第M-1光伏组件第二极性端子的继电器RB(M-1)和对应第M光伏组件第二极性端子的继电器RBM。
具体的，本实施例中，第二光伏组件X2的第一极性端子通过继电器RA2分别连接同极连接线路t12、同极连接线路t23和异极连接线路y23；第二光伏组件X2的第二极性端子通过继电器RB2分别连接反向跨接线路t21和异极连接线路y12；
第三光伏组件X3的第一极性端子通过继电器RA3分别连接同极连接线路t23、同极连接线路t34和异极连接线路y34；第三光伏组件X3的第二极性端子通过继电器RB3分别连接反向跨接线路t31和异极连接线路y23；
以此类推，第s(3≤s≤M-1)光伏组件的第一极性端子通过继电器RAs分别连接同极连接线路t(s-1)s、同极连接线路ts(s+1)和异极连接线路ys(s+1)；第s光伏组件的第二极性端子通过继电器RBs分别连接反向跨接线路ts1和异极连接线路y(s-1)s。
第M光伏组件的第一极性端子通过继电器RAM分别连接同极连接线路t(M-1)M和供电输出端out的第一极性端子，第M光伏组件的第二极性端子通过继电器RBM分别连接反向跨接线路tM1、异极连接线路y(M-1)M和供电输出端out的第二极性端子。
如此，本实施例中，控制器分别连接各继电器，并通过控制继电器的导通方向控制各同极连接线路、各异极连接线路和各反向跨接线路的通断，从而控制光伏供电控制模块的工作状态的切换。
具体的，本实施例中，还包括逆变器，逆变器输入端的第一极性端子连接供电输出端out的第一极性端子，逆变器输入端的第二极性端子连接供电输出端out的第二极性端子。
本实施例中，控制器分别连接逆变器和各继电器。控制器通过控制继电器的导通方向来控制各同极连接线路、异极连接线路和反向跨接线路的通断。
如此，本实施例中，也可设置当逆变器停止工作，控制器控制光伏供电控制模块切换到第二工作状态；光伏供电控制模块处于第二工作状态下：第二光伏组件X2处于负载模式时，如果电流传感器获得电流检测值大于或等于第一电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换使第三光伏组件X3处于负载模式；第三光伏组件X3处于负载模式时，如果电流传感器获得电流检测值大于或等于第二电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换使第四光伏组件X4处于负载模式；以此类推，在光伏供电控制模块处于第m工作状态时，如果电流传感器获得电流检测值大于或等于第m-1电流阈值，则控制器控制光伏供电控制模块切换使第m+1光伏组件X(m+1)处于负载模式，2≤m≤M-1。
实施例5
参照图9，本实施例提供的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统中，光伏供电控制模块包括第一节点C01、第二节点C02、用于连接外部负载的供电输出端out以及与各光伏组件对应的光伏接口in1至inM，还包括与第二光伏组件X2至第M光伏组件中每一个光伏组件对应的一条串联线路和两条反向线路。具体的，光伏供电控制模块中包含的与第k光伏组件的对应的串联线路为d(k-1)，光伏供电控制模块中包含的与第k光伏组件的对应的两条反向线路分别为d1k和dM(k-1)，2≤k≤M。
具体的，本实施例中，第一节点与第一光伏组件X1的第一极性端子等电势连接，第二节点与第M光伏组件的第二极性端子等电势连接。且，第一节点还连接供电输出端out的第一极性端子，第二节点还连接供电输出端out的第二极性端子。
串联线路d(k-1)的两端分别连接第k-1光伏组件的第二极性端子和第k光伏组件的第一极性端子，反向线路d1k的两端分别连接第一节点和第k光伏组件的第一极性端子，反向线路dM(k-1)的两端分别连接第二节点和第k-1光伏组件的第二极性端子。
本实施例中，各串联线路d(k-1)和反向线路d1k、dM(k-1)均具有短路(导通)和断路(截止)两种状态，控制器与各串联线路和各反向线路连接，控制器通过控制各串联线路和各反向线路的导通与否实现光伏供电控制模块的工作状态的切换。
具体的，本实施例中，当光伏供电控制模块处于第二工作状态下：
当反向线路d12、dM2和dM1导通，则第二光伏组件X2作为负载被作为电源的第一光伏组件反向供电；
当反向线路d13、dM3和dM2以及串联线路d1导通，则第三光伏组件X3作为负载被作为电源的第一光伏组件X1和第二光伏组件X2反向供电；
当反向线路d1f、dMf和dM(f-1)以及串联线路d1、d2……d(f-2)均导通时，则第f光伏组件Xf作为负载被作为电源的第一光伏组件X1至第f-1光伏组件X(f-1)反向供电；具体的，此时，第f光伏组件Xf的第一极性端子通过反向线路d1f与第一节点导通，第f光伏组件Xf的第二极性端子通过反向线路dMf和dM(f-1)与第f-1光伏组件X(f-1)的第二极性端子导通，同时串联线路d1、d2……d(f-2)均导通，形成如图10所示等效电路；2≤f≤M-1；
当反向线路d1M和dM(M-1)以及串联线路d1、d2……d(M-2)导通，则第M光伏组件作为负载被作为电源的第一光伏组件X1至第M-1光伏组件X(M-1)反向供电。
当光伏供电控制模块处于第一工作状态时，串联线路d1、d2、d3……、d(M-1)导通，从而第一光伏组件X1至第M光伏组件串联给通过供电输出端out接入的外部负载供电。此时，系统的输出电压为Ui为第i光伏组件的输出电压。
具体的，本实施例中，第二光伏组件X2至第M光伏组件中的每一个光伏组件上均安装有一个压力传感器，第k光伏组件上的压力传感器命名为第k-1压力传感器，2≤k≤M。
控制器内设有压力阈值，控制器分别连接各压力传感器，用于根据各压力传感器检测到的压力值与压力阈值的比较结果，控制光伏供电控制模块的工作状态的切换。
具体的，本实施例中，当控制器判断出第f-1压力传感器检测到的压力值大于压力阈值时，则控制器控制光伏供电控制模块切换到第二工作状态下并使第f光伏组件处于负载模式，具体可参照图10。
本实施例具体实施时，可在各串联线路和各反向线路上设置一个开关件，将控制器与各开关件连接，以便控制器通过控制开关件的开合实现对各串联线路和各反向线路的通断控制。
或者，参照图11，本实施例中，各串联线路和各反向线路均采用导线实现，本实施例的光伏供电控制模块中还包括2M-2个继电器，且2M-2个继电器均为一进二出继电器。具体的，2M-2个继电器中的M-1个继电器分别为对应第一光伏组件X1第二极性端子的继电器SB1、对应第二光伏组件X2第二极性端子的继电器SB2、对应第三光伏组件X3第二极性端子的继电器SB3、……对应第M-1光伏组件第二极性端子的继电器SB(M-1)；剩余M-1个继电器分别为对应第二光伏组件X2第一极性端子的继电器SA2、对应第三光伏组件X3第一极性端子的继电器SA3、……对应第M-1光伏组件第一极性端子的继电器SA(M-1)、对应第M光伏组件第一极性端子的继电器SAM。
具体的，参照图11，本实施例中，第一光伏组件X1的第二极性端子通过继电器SB1分别连接串联线路d1和反向线路dM1，第M光伏组件的第一极性端子通过继电器SAM分别连接串联线路d(M-1)和反向线路d1M。
第二光伏组件X2的第一极性端子通过继电器SA2分别连接串联线路d1和反向线路d12，第二光伏组件X2的第二极性端子通过继电器SB2分别连接串联线路d2和反向线路dM2；
第三光伏组件X3的第一极性端子通过继电器SA3分别连接串联线路d2和反向线路d13，第三光伏组件X3的第二极性端子通过继电器SB3分别连接串联线路d3和反向线路dM3；
以此类推，第f光伏组件Xf的第一极性端子通过继电器SAf分别连接串联线路d(f-1)和反向线路d1f，第f光伏组件Xf的第二极性端子通过继电器SBf分别连接串联线路df和反向线路dMf；2≤f≤M-1。
本实施例中，控制器分别连接各继电器，以便通过控制继电器的导通方向，控制各串联线路和反向线路的通断，从而控制光伏供电控制模块的工作状态的切换。
实施例6
相对于实施例4，本实施例提供的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统中的光伏供电控制模块还包括电源接口in0，本实施例中的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统还包括作为供电电源的蓄电池Y0。
如图12所示，本实施例中，蓄电池Y0通过电源接口in0接入光伏供电控制模块，电源接口in0的第一极性端子通过开关器RA0连接第一光伏接口in1的第一极性端子，电源接口in0的第二极性端子通过开关器RB0连接第一光伏接口in1的第二极性端子。
如此，本实施例中，光伏供电控制模块在第二状态下，导通开关器RA0和RB0，并断开继电器RA2至RAM和继电器RB2至RBM，则可以实现第一光伏组件X1处于负载模式，通过蓄电池Y0给第一光伏组件X1供电，使得第一光伏组件X1发热化雪。
本实施例中，在第一工作状态下以及第一工作状态下第二光伏组件至第M光伏组件中任意一个处于负载模式时，开关器RA0和RB0均断开。本实施例，在第二工作状态下，第二光伏组件至第M光伏组件中任意一个处于负载模式时，本实施例中所述系统的工作方式与实施例3完全相同；在第一工作状态下，本实施例中所述系统的工作方式与实施例3完全相同。如此，本实施例中，通过设置蓄电池Y0，实现了第一光伏组件的自动发热化雪，为该系统进入第二工作状态提供了初始功能。
本实施例中，第一光伏组件包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在倾斜平面A上，通过电源接口接入的蓄电池提供第一光伏组件至第M光伏组件化雪的起始电源。
具体实施时，本实施例中，也可将市电接入电源接口代替蓄电池提供第一光伏组件至第M光伏组件化雪的起始电源。
实施例7
相对于实施例5，本实施例提供的一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统中的光伏供电控制模块还包括电源接口in0、继电器SB0和继电器SA1，本实施例中的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统还包括作为供电电源的蓄电池Y0。本实施例中还包括串联线路d0、反向线路d11和反向线路dM0
如图13所示，本实施例中，第一节点与电源接口in0的第一极性端子等电势连接，本实施例中，电源接口in0的第二极性端子通过继电器SB0分别连接串联线路d0的第一端和反向线路dM0的第一端，反向线路dM0的第二端连接第二节点；第一光伏组件的第一极性端子通过继电器SA1分别连接串联线路d0的第二端，反向线路d11的第一端和供电输出端out的第一极性端子，反向线路d11的第二端连接第一节点，具体的，继电器SA1与供电输出端out的第一极性端子之间通过线路d100连接。
如此，本实施例中，第一工作状态下，控制器控制继电器SA1至SAM和继电器SB1至SB(M-1)使得线路d100与串联线路d1至d(M-1)均导通，从而实现第一光伏组件至第M光伏组件给供电输出端out接入的外部负载供电。
本实施例中，在第二工作状态下，
当反向线路d11、dM0和dM1导通，则第一光伏组件X1作为负载被作为电源的蓄电池Y0反向供电；
当反向线路d12、dM2和dM1以及串联线路d0导通，则第二光伏组件X2作为负载被作为电源的蓄电池Y0和第一光伏组件反向供电；
当反向线路d13、dM3和dM2以及串联线路d0、d1导通，则第三光伏组件X3作为负载被作为电源的蓄电池Y0、第一光伏组件X1和第二光伏组件X2反向供电；
当反向线路d1f、dMf和dM(f-1)以及串联线路d0、d1、d2……d(f-2)均导通时，则第f光伏组件Xf作为负载被作为电源的蓄电池Y0和第一至第f-1光伏组件反向供电；具体的，此时，第f光伏组件Xf的第一极性端子通过反向线路d1f与第一节点导通，第f光伏组件Xf的第二极性端子通过反向线路dMf和dM(f-1)与第f-1光伏组件X(f-1)的第二极性端子导通，同时串联线路d0、d1、d2……d(f-2)均导通；2≤f≤M-1；
当反向线路d1M和dM(M-1)以及串联线路d0、d1、d2……d(M-2)导通，则第M光伏组件作为负载被作为电源的蓄电池Y0和第一至第M-1光伏组件X(M-1)反向供电。
本实施例中，实现了在给外部负载供电时，蓄电池Y0停止工作；在给任意一个光伏组件供电时，蓄电池Y0进入供电网络，从而提高光伏组件的发热化雪效率。
以上实施例6和实施例7采用了实施例2所述的光伏供电控制模块。具体的，实施例6和实施例7中，第一光伏组件包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在同一个倾斜平面A上，倾斜平面A上的所有光伏板呈矩阵排列。且倾斜平面A上，沿着倾斜平面A倾斜方向的一列光伏板，位于下方的光伏板所在光伏组件的序号小于位于上方的光伏板所在光伏组件的序号。
具体的，本发明中提供的光伏供电控制模块用于在给光伏供电系统化雪时，通过将光伏供电系统中包含的光伏板划分为M个光伏组件，实现光伏供电系统的分区域顺序化雪，以提高化雪效率，并实现化雪过程中的脱网自供电。本发明中，M的取值可根据光伏供电系统中包含的光伏板的数据和化雪效率需求进行设置，具体的，M最小可取值2，最大可取值光伏供电系统中包含的光伏板的总数量。M取值光伏供电系统中包含的光伏板的总数量时，在实施例3至实施例7中，每一个光伏组件中均至包含1块光伏板。
本发明具体应用时，可根据以下约束条件对M进行取值：
且wM＞wM-1＞......w3＞w2，其中SM为光伏供电系统中包含的光伏板总数量。
以上所述，仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种光伏供电控制模块，其特征在于，包括：M个用于接入光伏组件的光伏接口；
所述光伏供电控制模块至少包括第一工作状态和第二工作状态：
在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件均处于供电模式，并为外部负载供电；
在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件均处于供电模式，且第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。
2.如权利要求1所述的光伏供电控制模块，其特征在于，在第一工作状态下，第一至第M光伏接口接入的光伏组件串联连接；在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件串联连接。
3.如权利要求1所述的光伏供电控制模块，其特征在于，还包括电源接口，电源接口用于接入供电电源；在第二工作状态下，当第一光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源为第一光伏接口接入的光伏组件进行供电。
4.如权利要求3所述的光伏供电控制模块，其特征在于，在第二工作状态下，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源、第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件均为第k光伏接口接入的光伏组件进行供电，2≤k≤M。
5.如权利要求4所述的光伏供电控制模块，其特征在于，当第k光伏接口接入的光伏组件处于负载模式时，电源接口接入的供电电源和第一至第k-1光伏接口接入的光伏组件串联连接，2≤k≤M。
6.一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，包括控制器、M个光伏组件以及如权利要求1或2所述的光伏供电控制模块；
M个光伏组件与光伏供电控制模块的M个光伏接口对应连接；
控制器与光伏供电控制模块连接，用于控制光伏供电控制模块的工作状态。
7.如权利要求6所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，当光伏供电控制模块处于第二工作状态下，光伏供电控制模块在控制器控制下将第二光伏组件至第M光伏组件顺序执行负载模式。
8.如权利要求7所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，第二光伏组件包含光伏板的数量至第M光伏组件包含光伏板的数量依次递增。
9.如权利要求7所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，第二光伏组件包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在同一个倾斜平面A上，倾斜平面A上的所有光伏板呈矩阵排列；
优选的，第一光伏组件包含的光伏板竖直安装。
10.如权利要求9所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，倾斜平面A上，沿着倾斜平面A倾斜方向的一列光伏板，位于下方的光伏板所在光伏组件的序号小于位于上方的光伏板所在光伏组件的序号。
11.一种可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，包括控制器、供电电源、M个光伏组件以及如权利要求3或4或5所述的光伏供电控制模块；
M个光伏组件与光伏供电控制模块的M个光伏接口对应连接，供电电源与电源接口连接；
控制器与光伏供电控制模块连接，用于控制光伏供电控制模块的工作状态；
当光伏供电控制模块处于第二工作状态，光伏供电控制模块在控制器控制下将第一光伏组件至第M光伏组件顺序执行负载模式。
12.如权利要求11所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，第一光伏组件包含光伏板的数量至第M光伏组件包含光伏板的数量依次递增。
13.如权利要求11或12所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，第一光伏组件包含的光伏板至第M光伏组件包含的光伏板均安装在同一个倾斜平面A上，倾斜平面A上的所有光伏板呈矩阵排列。
14.如权利要求13所述的可实现光伏组件Domino式自动化雪的系统，其特征在于，倾斜平面A上，沿着倾斜平面A倾斜方向的一列光伏板，位于下方的光伏板所在光伏组件的序号小于位于上方的光伏板所在光伏组件的序号。
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