CN110581590A - 一种基于电压调节的太阳能发电控制系统 - Google Patents

一种基于电压调节的太阳能发电控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，所述太阳能发电控制系统包括太阳能板、第一信号采集单元、电压变换单元、蓄电池组、第二信号采集单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、通信单元和输出控制单元；所述太阳能发电控制系统根据所述第一信号采集单元采集的信号计算分析，进而控制所述电压变换单元进行电压变换，输出最佳工作电压，通过所述蓄电池组进行电能存储，通过所述存储单元、所述显示单元进行存储显示。本发明提供一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，能够提高太阳能发电的输出功率，实现资源最大程度的利用。

Description

一种基于电压调节的太阳能发电控制系统
技术领域
本发明属于电力控制技术领域，特别涉及一种基于电压调节的太阳能发电控制系统。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人们对能源的使用越来越多，而传统的能源已经不能完全满足人们的需求，同时也会带来环境污染的问题。为了满足人们对能源的需求，太阳能发电被人们所重视和利用。而太阳能发电很容易受到光照的影响，需要取合适的功率控制技术实现太阳能最大程度的利用。
本发明提出一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，通过改变电压变换器占空比来调节太阳能发电的输出电压，使其达到最佳工作电压，完成最大功率点的跟踪，提高太阳能发电的输出功率，实现资源最大程度的利用。
发明内容
本发明提供一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，能够提高太阳能发电的输出功率，实现资源最大程度的利用。
本发明具体为一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，所述太阳能发电控制系统包括太阳能板、第一信号采集单元、电压变换单元、蓄电池组、第二信号采集单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、通信单元和输出控制单元，所述太阳能板与所述电压变换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述第一信号采集单元分别与所述太阳能板、所述控制处理单元相连接，所述第二信号采集单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元相连接，所述输出控制单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元、所述电压变换单元、负载相连接，所述蓄电池组还与所述负载相连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述通信单元相连接；所述太阳能发电控制系统根据所述第一信号采集单元采集的信号计算分析，进而控制所述电压变换单元进行电压变换，输出最佳工作电压，通过所述蓄电池组进行电能存储，通过所述存储单元、所述显示单元进行存储显示。
所述第一信号采集单元分别采用电流传感器和电压传感器采集所述太阳能板输出电流和电压，输入所述控制处理单元；所述第二信号采集单元采用电流传感器采集所述蓄电池组的放电电流。
所述蓄电池组采用锂电池进行电能存储。
所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述太阳能发电控制系统信息上传至监控中心。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述太阳能发电控制系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括采样周期、所述电压变换器最大占空比调整步长值ΔDmax、输出电流参考值、放电电流参考值。
所述电压变换单元采用电压变换器对所述电压进行电压变换，所述控制处理单元根据所述电流、所述电压进行分析计算出所述电压变换器占空比，向所述电压变换器发出控制指令，具体包括如下步骤：
步骤(1)：读取上一控制周期的电压值U(i)、电流值I(i)，读取本控制周期的电压值U(i+1)、电流值I(i+1)；
步骤(2)：计算电压差值ΔU＝U(i+1)-U(i)、电流差值ΔI＝I(i+1)-I(i)、所述电压变换器占空比调节量α(i+1)＝D(i+1)-D(i)，D(i)表示i时刻所述电压变换器占空比，D(i+1)表示i+1时刻所述电压变换器占空比；
步骤(3)：判断ΔU是否为零，若为零进入步骤(4)，若不为零进入步骤(7)；
步骤(4)：判断ΔI是否为零，若为零进入步骤(5)，若不为零进入步骤(13)；
步骤(5)：第i+1时刻所述电压变换器占空比D(i+1)＝D(i)；
步骤(6)：采集下一控制周期的电压值、电流值，更新电压值U(i)＝U(i+1)，I(i)＝I(i+1)，返回步骤(2)；
步骤(7)：判断ΔI/ΔU是否等于-I/U，若等于进入步骤(5)，若不等于进入步骤(8)；
步骤(8)：判断ΔI/ΔU是否大于-I/U，若大于进入步骤(9)，若不大于进入步骤(11)；
步骤(9)：所述占空比调节量d为输出电压小时的所述电压变换器占空比调整量；
步骤(10)：第i+1时刻所述电压变换器占空比D(i+1)＝D(i)+α(i+1)，进入步骤(6)；
步骤(11)：判断是否小于所述电压变换器最大占空比调整步长值ΔDmax，若小于进入步骤(9)，若不小于进入步骤(12)；
步骤(12)：所述占空比调节量α(i+1)＝-ΔDmax，进入步骤(10)；
步骤(13)：判断ΔI是否大于零，若大于零，进入步骤(14)，若不大于进入步骤(12)；
步骤(14)：所述占空比调节量α(i+1)＝ΔDmax，进入步骤(10)。
所述控制处理单元控制所述太阳能发电控制系统的储能供电模式：
将所述太阳能板输出电流与所述输出电流参考值进行比较，若大于所述输出电流参考值，控制所述输出控制单元为所述负载提供电源；
将所述蓄电池组放电电流与所述放电电流参考值进行比较，若大于所述放电电流参考值，控制所述蓄电池组为所述负载提供电源；若不大于所述放电电流参考值，控制所述输出控制单元为所述负载提供电源、向所述蓄电池组充电。
与现有技术相比，有益效果是：所述太阳能发电控制系统通过改变所述电压变换器占空比来调节所述电源的输出电压，使所述太阳能发电系统输出最佳工作电压，实现资源最大程度的利用；根据实际输出电流控制所述太阳能发电控制系统的储能供电模式。
附图说明
图1为本发明一种基于电压调节的太阳能发电控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于电压调节的太阳能发电控制系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的太阳能发电控制系统包括太阳能板、第一信号采集单元、电压变换单元、蓄电池组、第二信号采集单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、通信单元和输出控制单元，所述太阳能板与所述电压变换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述第一信号采集单元分别与所述太阳能板、所述控制处理单元相连接，所述第二信号采集单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元相连接，所述输出控制单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元、所述电压变换单元、负载相连接，所述蓄电池组还与所述负载相连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述通信单元相连接；所述太阳能发电控制系统根据所述第一信号采集单元采集的信号计算分析，进而控制所述电压变换单元进行电压变换，输出最佳工作电压，通过所述蓄电池组进行电能存储，通过所述存储单元、所述显示单元进行存储显示。
所述第一信号采集单元分别采用电流传感器和电压传感器采集所述太阳能板输出电流和电压，输入所述控制处理单元；所述第二信号采集单元采用电流传感器采集所述蓄电池组的放电电流。
所述蓄电池组采用锂电池进行电能存储。
所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述太阳能发电控制系统信息上传至监控中心。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述太阳能发电控制系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括采样周期、所述电压变换器最大占空比调整步长值ΔDmax、输出电流参考值、放电电流参考值。
所述电压变换单元采用电压变换器对所述电压进行电压变换，所述控制处理单元根据所述电流、所述电压进行分析计算出所述电压变换器占空比，向所述电压变换器发出控制指令，具体包括如下步骤：
步骤(1)：读取上一控制周期的电压值U(i)、电流值I(i)，读取本控制周期的电压值U(i+1)、电流值I(i+1)；
步骤(2)：计算电压差值ΔU＝U(i+1)-U(i)、电流差值ΔI＝I(i+1)-I(i)、所述电压变换器占空比调节量α(i+1)＝D(i+1)-D(i)，D(i)表示i时刻所述电压变换器占空比，D(i+1)表示i+1时刻所述电压变换器占空比；
步骤(3)：判断ΔU是否为零，若为零进入步骤(4)，若不为零进入步骤(7)；
步骤(4)：判断ΔI是否为零，若为零进入步骤(5)，若不为零进入步骤(13)；
步骤(5)：第i+1时刻所述电压变换器占空比D(i+1)＝D(i)；
步骤(6)：采集下一控制周期的电压值、电流值，更新电压值U(i)＝U(i+1)，I(i)＝I(i+1)，返回步骤(2)；
步骤(7)：判断ΔI/ΔU是否等于-I/U，若等于进入步骤(5)，若不等于进入步骤(8)；
步骤(8)：判断ΔI/ΔU是否大于-I/U，若大于进入步骤(9)，若不大于进入步骤(11)；
步骤(9)：所述占空比调节量d为输出电压小时的所述电压变换器占空比调整量；
步骤(10)：第i+1时刻所述电压变换器占空比D(i+1)＝D(i)+α(i+1)，进入步骤(6)；
步骤(11)：判断是否小于所述电压变换器最大占空比调整步长值ΔDmax，若小于进入步骤(9)，若不小于进入步骤(12)；
步骤(12)：所述占空比调节量α(i+1)＝-ΔDmax，进入步骤(10)；
步骤(13)：判断ΔI是否大于零，若大于零，进入步骤(14)，若不大于进入步骤(12)；
步骤(14)：所述占空比调节量α(i+1)＝ΔDmax，进入步骤(10)。
所述控制处理单元控制所述太阳能发电控制系统的储能供电模式：
将所述太阳能板输出电流与所述输出电流参考值进行比较，若大于所述输出电流参考值，控制所述输出控制单元为所述负载提供电源；
将所述蓄电池组放电电流与所述放电电流参考值进行比较，若大于所述放电电流参考值，控制所述蓄电池组为所述负载提供电源；若不大于所述放电电流参考值，控制所述输出控制单元为所述负载提供电源、向所述蓄电池组充电。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述太阳能发电控制系统包括太阳能板、第一信号采集单元、电压变换单元、蓄电池组、第二信号采集单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、通信单元和输出控制单元，所述太阳能板与所述电压变换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述第一信号采集单元分别与所述太阳能板、所述控制处理单元相连接，所述第二信号采集单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元相连接，所述输出控制单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元、所述电压变换单元、负载相连接，所述蓄电池组还与所述负载相连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述通信单元相连接；所述太阳能发电控制系统根据所述第一信号采集单元采集的信号计算分析，进而控制所述电压变换单元进行电压变换，输出最佳工作电压，通过所述蓄电池组进行电能存储，通过所述存储单元、所述显示单元进行存储显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述第一信号采集单元分别采用电流传感器和电压传感器采集所述太阳能板输出电流和电压，输入所述控制处理单元；所述第二信号采集单元采用电流传感器采集所述蓄电池组的放电电流。
3.根据权利要求2所述的一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述蓄电池组采用锂电池进行电能存储。
4.根据权利要求3所述的一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述太阳能发电控制系统信息上传至监控中心。
5.根据权利要求4所述的一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述太阳能发电控制系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括采样周期、所述电压变换器最大占空比调整步长值ΔDmax、输出电流参考值、放电电流参考值。
6.根据权利要求5所述的一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述电压变换单元采用电压变换器对所述电压进行电压变换，所述控制处理单元根据所述电流、所述电压进行分析计算出所述电压变换器占空比，向所述电压变换器发出控制指令，具体包括如下步骤：
步骤(1)：读取上一控制周期的电压值U(i)、电流值I(i)，读取本控制周期的电压值U(i+1)、电流值I(i+1)；
步骤(2)：计算电压差值ΔU＝U(i+1)-U(i)、电流差值ΔI＝I(i+1)-I(i)、所述电压变换器占空比调节量α(i+1)＝D(i+1)-D(i)，D(i)表示i时刻所述电压变换器占空比，D(i+1)表示i+1时刻所述电压变换器占空比；
步骤(3)：判断ΔU是否为零，若为零进入步骤(4)，若不为零进入步骤(7)；
步骤(4)：判断ΔI是否为零，若为零进入步骤(5)，若不为零进入步骤(13)；
步骤(5)：第i+1时刻所述电压变换器占空比D(i+1)＝D(i)；
步骤(6)：采集下一控制周期的电压值、电流值，更新电压值U(i)＝U(i+1)，I(i)＝I(i+1)，返回步骤(2)；
步骤(7)：判断ΔI/ΔU是否等于-I/U，若等于进入步骤(5)，若不等于进入步骤(8)；
步骤(8)：判断ΔI/ΔU是否大于-I/U，若大于进入步骤(9)，若不大于进入步骤(11)；
步骤(9)：所述占空比调节量d为输出电压小时的所述电压变换器占空比调整量；
步骤(10)：第i+1时刻所述电压变换器占空比D(i+1)＝D(i)+α(i+1)，进入步骤(6)；
步骤(11)：判断是否小于所述电压变换器最大占空比调整步长值ΔDmax，若小于进入步骤(9)，若不小于进入步骤(12)；
步骤(12)：所述占空比调节量α(i+1)＝-ΔDmax，进入步骤(10)；
步骤(13)：判断ΔI是否大于零，若大于零，进入步骤(14)，若不大于进入步骤(12)；
步骤(14)：所述占空比调节量α(i+1)＝ΔDmax，进入步骤(10)。
7.根据权利要求6所述的一种基于电压调节的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述控制处理单元控制所述太阳能发电控制系统的储能供电模式：
将所述太阳能板输出电流与所述输出电流参考值进行比较，若大于所述输出电流参考值，控制所述输出控制单元为所述负载提供电源；
将所述蓄电池组放电电流与所述放电电流参考值进行比较，若大于所述放电电流参考值，控制所述蓄电池组为所述负载提供电源；若不大于所述放电电流参考值，控制所述输出控制单元为所述负载提供电源、向所述蓄电池组充电。
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