CN111834993B - 一种基于光伏电站的自动控制系统 - Google Patents

一种基于光伏电站的自动控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于光伏电站的自动控制系统，包括光伏发电模块、自动控制模块和采集模块，所述采集模块用于采集光伏发电模块输出到负载的第一电压以及光伏发电模块的第二电压，并将采集的第一电压和第二电压输送到所述自动控制模块，所述自动控制模块求取第一电压和第二电压的偏差值，并根据接收到的偏差值控制所述第一电压满足负载的需求电压，所述自动控制模块包括控制器、偏置电路和高增益比较输出电路，所述控制器输出端连接所述偏置电路，用于根据接收的偏差值控制所述偏置电路，所述偏置电路连接所述高增益比较输出电路，通过所述高增益比较输出电路调整第一电压，使得第一电压满足负载的需求电压。

Description

一种基于光伏电站的自动控制系统
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，特别涉及一种基于光伏电站的自动控制系统。
背景技术
现有技术中，光伏电站等利用新能源发电的系统中，由于新能源的不稳定性和间歇性，造成输出到负载的电压难以维持稳定状态，一般都需要通过电池等储能器件进行储能，然后通过释放储能器件的电能维持输出到负载的稳定，这样增加储能器件就增加了使用成本，如何能够不使用储能器件，通过快速跟踪进行偏差控制，调节输出到负载的电压随着新能源的波动自动进行电压跟踪控制，通过自动控制的方式实现维持电压的稳定。
发明内容
本发明公开了一种基于光伏电站的自动控制系统，包括光伏发电模块、自动控制模块和采集模块，所述采集模块用于采集光伏发电模块输出到负载的第一电压以及光伏发电模块的第二电压，并将采集的第一电压和第二电压输送到所述自动控制模块，所述自动控制模块求取第一电压和第二电压的偏差值，并根据接收到的偏差值控制所述第一电压满足负载的需求电压，所述自动控制模块包括控制器、偏置电路和高增益比较输出电路，所述控制器输出端连接所述偏置电路，用于根据接收的偏差值控制所述偏置电路，所述偏置电路连接所述高增益比较输出电路，通过所述高增益比较输出电路调整第一电压，使得第一电压满足负载的需求电压。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述偏置电路包括：开关管M1-M12，所述开关管M1-M2的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的可控端，开关管M1的第二非可控端连接开关管M3的第一非可控端，开关管M3的可控端连接开关管M9的可控端、开关管M11的第一非可控端、开关管M7的第二非可控端、开关管M2的第二非可控端和开关管M7-M8的可控端，开关管M3的第二非可控端连接开关管M4的第一非可控端，开关管M4的第二非可控端接地，开关管M4的可控端连接控制器的第一输出端；开关管M5-M6的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M5的控端连接开关管M5的第二非可控端和开关管M7的第一非可控端，开关管M7的可控端连接开关管M8的可控端，开关管M7的第二非可控端连接开关管M9的第一非可控端，开关管M9的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端和开关管M10的可控端，开关管M10的第二非可控端接地，开关管M6的可控端连接所述控制器的第三输出端，开关管M6的第二非可控端连接开关管M8的第一非可控端，开关管M8的第二非可控端连接开关管M12的第一非可控端和开关管M12的可控端，开关管M12的第二非可控端接地；开关管M11的第一非可控端连接所述控制器的第二输出端。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述高增益比较输出电路包括：开关管M13-M38，所述开关管M13的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M13的可控端连接开关管M5的可控端，开关管M13的第二非可控端连接开关管M14的第一非可控端，开关管M14的可控端连接开关管M7-M8的可控端，开关管M14的第二非可控端连接开关管M15的第一非可控端、开关管M17-M18的第一非可控端、开关管M20的第一非可控端，开关管M15的可控端连接开关管M16的可控端、开关管M17的可控端和开关管M21的可控端，开关管M15的第二非可控端连接开关管M31的可控端；开关管M16的第一非可控端连接开关管M25的可控端和开关管M26的可控端，开关管M16的第二非可控端连接开关管M19的第二非可控端，开关管M19第一非可控端连接开关管M26的第二非可控端，开关管M19的可控端连接开关M20的可控端，开关管M20的第二非可控端连接开关管M32的第一非可控端；开关管M17的第二非可控端连接开关管M18的第二非可控端、开关管M21的第一非可控端和开关管M22的第一非可控端，开关管M21的第二非可控端连接开关管M22的第二非可控端、开关管M16的第二非可控端、开关管M19的第二非可控端和开关管M23的第一非可控端，开关管M23的可控端连接开关管M9的可控端，开关管M23的第二非可控端连接开关管M24的第一非可控端，开关管M24的可控端连接开关管M10的可控端和开关管M37的可控端，开关管M24的第二非可控端接地；开关管M25-M26的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M25的可控端连接开关管M26的可控端和开关管M16的第一非可控端，开关管M25的第二非可控端连接开关管M27的第一非可控端，开关管M27的可控端连接开关管M28的可控端，开关管M27的第二非可控端连接开关管M29的第一非可控端、开关管M27-M28的可控端和开关管M29-M30的可控端，开关管M29的第二非可控端连接开关管M31的第一非可控端，开关管M31的第二非可控端接地，开关管M31的可控端连接开关管M32的可控端和开关管M15的第二非可控端；开关管M26的第二非可控端连接开关管M28的第一非可控端和开关管M19的第一非可控端，开关管M28的第二非可控端连接开关管M30的第一非可控端，开关管M30的第二可控端连接开关管M34的可控端、开关管M36的可控端、开关管M20的第二非可控端和开关管M32的第一非可控端，开关管M32的第二非可控端接地；开关管M33的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M33的可控端连接开关管M13的可控端，开关管M33的第二非可控端连接开关管M35的可控端和开关管M34的第一非可控端，开关管M34的第二非可控端接地；开关管M36的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M36的第二非可控端连接开关管M38的可控端和开关管M37的第一非可控端，开关管M37的可控端连接开关管M24的可控端，开关管M37的第二非可控端接地，开关管M35的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M35的第二非可控端连接开关管M38的第一非可控端及第一电压Vout，开关管M38的第二非可控端接地。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述控制器接收采集模块采集的电压的偏差值，并根据所述偏差值通过所述第二输出端连接开关管M3、M7-M9、M14的开关导通或关断状态，通过第一输出端控制开关管M4，通过第三输出端控制开关管M6。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述控制器包括：差值计算单元、处理单元、自动调节单元和输出单元，所述差值计算单元用于接收所述第一电压和第二电压并计算偏差值，并将所述偏差值传输给所述处理单元；所述处理单元接收到所述偏差值后，进行处理计算，并将处理计算的结果发送给所述自动调节单元，所述自动调节单元用于生成自动调节信号，并通过所述输出单元输送给所述偏置电路。所述处理单元采用PID控制对所述偏差值进行处理。
本发明提出一种基于光伏电站的自动控制系统，通过设置自动控制模块实现光伏电站自动控制跟踪负载的需求，本发明无需使用储能器件进行中转，直接进行自动控制，满足输出到负载的电压不随着间隙电源的波动而波动，维持输出到负载电压的稳定。作为本发明的主要改进之处，在于设置自动控制模块，自动控制模块包括控制器、偏置电路和高增益比较输出电路，通过将控制器检测到偏差值，控制器输出控制信号给偏置电路，通过偏置电路的输出信号给所述高增益比较输出电路，使光伏电站的输出调节到满足负载需求的输出，通过高增益比较输出电路能够自动满足负载电压。
附图说明
图1为本发明基于光伏电站的自动控制系统的示意图。
图2为本发明自动控制模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，本发明公开了一种基于光伏电站的自动控制系统的示意图，包括光伏发电模块、自动控制模块和采集模块，所述采集模块用于采集光伏发电模块输出到负载的第一电压以及光伏发电模块的第二电压，并将采集的第一电压和第二电压输送到所述自动控制模块，所述自动控制模块求取第一电压和第二电压的偏差值，并根据接收到的偏差值控制所述第一电压满足负载的需求电压，所述自动控制模块包括控制器、偏置电路和高增益比较输出电路，所述控制器输出端连接所述偏置电路，用于根据接收的偏差值控制所述偏置电路，所述偏置电路连接所述高增益比较输出电路，通过所述高增益比较输出电路调整第一电压，使得第一电压满足负载的需求电压。
如图2所示，为本发明自动控制模块的示意图。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述偏置电路包括：开关管M1-M12，所述开关管M1-M2的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的可控端，开关管M1的第二非可控端连接开关管M3的第一非可控端，开关管M3的可控端连接开关管M9的可控端、开关管M11的第一非可控端、开关管M7的第二非可控端、开关管M2的第二非可控端和开关管M7-M8的可控端，开关管M3的第二非可控端连接开关管M4的第一非可控端，开关管M4的第二非可控端接地，开关管M4的可控端连接控制器的第一输出端；开关管M5-M6的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M5的控端连接开关管M5的第二非可控端和开关管M7的第一非可控端，开关管M7的可控端连接开关管M8的可控端，开关管M7的第二非可控端连接开关管M9的第一非可控端，开关管M9的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端和开关管M10的可控端，开关管M10的第二非可控端接地，开关管M6的可控端连接所述控制器的第三输出端，开关管M6的第二非可控端连接开关管M8的第一非可控端，开关管M8的第二非可控端连接开关管M12的第一非可控端和开关管M12的可控端，开关管M12的第二非可控端接地；开关管M11的第一非可控端连接所述控制器的第二输出端。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述高增益比较输出电路包括：开关管M13-M38，所述开关管M13的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M13的可控端连接开关管M5的可控端，开关管M13的第二非可控端连接开关管M14的第一非可控端，开关管M14的可控端连接开关管M7-M8的可控端，开关管M14的第二非可控端连接开关管M15的第一非可控端、开关管M17-M18的第一非可控端、开关管M20的第一非可控端，开关管M15的可控端连接开关管M16的可控端、开关管M17的可控端和开关管M21的可控端，开关管M15的第二非可控端连接开关管M31的可控端；开关管M16的第一非可控端连接开关管M25的可控端和开关管M26的可控端，开关管M16的第二非可控端连接开关管M19的第二非可控端，开关管M19第一非可控端连接开关管M26的第二非可控端，开关管M19的可控端连接开关M20的可控端，开关管M20的第二非可控端连接开关管M32的第一非可控端；开关管M17的第二非可控端连接开关管M18的第二非可控端、开关管M21的第一非可控端和开关管M22的第一非可控端，开关管M21的第二非可控端连接开关管M22的第二非可控端、开关管M16的第二非可控端、开关管M19的第二非可控端和开关管M23的第一非可控端，开关管M23的可控端连接开关管M9的可控端，开关管M23的第二非可控端连接开关管M24的第一非可控端，开关管M24的可控端连接开关管M10的可控端和开关管M37的可控端，开关管M24的第二非可控端接地；开关管M25-M26的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M25的可控端连接开关管M26的可控端和开关管M16的第一非可控端，开关管M25的第二非可控端连接开关管M27的第一非可控端，开关管M27的可控端连接开关管M28的可控端，开关管M27的第二非可控端连接开关管M29的第一非可控端、开关管M27-M28的可控端和开关管M29-M30的可控端，开关管M29的第二非可控端连接开关管M31的第一非可控端，开关管M31的第二非可控端接地，开关管M31的可控端连接开关管M32的可控端和开关管M15的第二非可控端；开关管M26的第二非可控端连接开关管M28的第一非可控端和开关管M19的第一非可控端，开关管M28的第二非可控端连接开关管M30的第一非可控端，开关管M30的第二可控端连接开关管M34的可控端、开关管M36的可控端、开关管M20的第二非可控端和开关管M32的第一非可控端，开关管M32的第二非可控端接地；开关管M33的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M33的可控端连接开关管M13的可控端，开关管M33的第二非可控端连接开关管M35的可控端和开关管M34的第一非可控端，开关管M34的第二非可控端接地；开关管M36的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M36的第二非可控端连接开关管M38的可控端和开关管M37的第一非可控端，开关管M37的可控端连接开关管M24的可控端，开关管M37的第二非可控端接地，开关管M35的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M35的第二非可控端连接开关管M38的第一非可控端及第一电压Vout，开关管M38的第二非可控端接地。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述控制器接收采集模块采集的电压的偏差值，并根据所述偏差值通过所述第二输出端连接开关管M3、M7-M9、M14的开关导通或关断状态，通过第一输出端控制开关管M4，通过第三输出端控制开关管M6。
所述的基于光伏电站的自动控制系统，所述控制器包括：差值计算单元、处理单元、自动调节单元和输出单元，所述差值计算单元用于接收所述第一电压和第二电压并计算偏差值，并将所述偏差值传输给所述处理单元；所述处理单元接收到所述偏差值后，进行处理计算，并将处理计算的结果发送给所述自动调节单元，所述自动调节单元用于生成自动调节信号，并通过所述输出单元输送给所述偏置电路。所述处理单元采用PID控制对所述偏差值进行处理。
本发明提出一种基于光伏电站的自动控制系统，通过设置自动控制模块实现光伏电站自动控制跟踪负载的需求，本发明无需使用储能器件进行中转，直接进行自动控制，满足输出到负载的电压不随着间隙电源的波动而波动，维持输出到负载电压的稳定。作为本发明的主要改进之处，在于设置自动控制模块，自动控制模块包括控制器、偏置电路和高增益比较输出电路，通过将控制器检测到偏差值，控制器输出控制信号给偏置电路，通过偏置电路的输出信号给所述高增益比较输出电路，使光伏电站的输出调节到满足负载需求的输出，通过高增益比较输出电路能够自动满足负载电压。

Claims (5)

1.一种基于光伏电站的自动控制系统，其特征在于，包括光伏发电模块、自动控制模块和采集模块，所述采集模块用于采集光伏发电模块输出到负载的第一电压以及光伏发电模块的第二电压，并将采集的第一电压和第二电压输送到所述自动控制模块，所述自动控制模块求取第一电压和第二电压的偏差值，并根据接收到的偏差值控制所述第一电压满足负载的需求电压，所述自动控制模块包括控制器、偏置电路和高增益比较输出电路，所述控制器输出端连接所述偏置电路，用于根据接收的偏差值控制所述偏置电路，所述偏置电路连接所述高增益比较输出电路，通过所述高增益比较输出电路调整第一电压，使得第一电压满足负载的需求电压；所述偏置电路包括：开关管M1-M12，所述开关管M1-M2的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的可控端，开关管M1的第二非可控端连接开关管M3的第一非可控端，开关管M3的可控端连接开关管M9的可控端、开关管M11的第一非可控端、开关管M7的第二非可控端、开关管M2的第二非可控端和开关管M7-M8的可控端，开关管M3的第二非可控端连接开关管M4的第一非可控端，开关管M4的第二非可控端接地，开关管M4的可控端连接控制器的第一输出端；开关管M5-M6的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M5的控端连接开关管M5的第二非可控端和开关管M7的第一非可控端，开关管M7的可控端连接开关管M8的可控端，开关管M7的第二非可控端连接开关管M9的第一非可控端，开关管M9的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端和开关管M10的可控端，开关管M10的第二非可控端接地，开关管M6的可控端连接所述控制器的第三输出端，开关管M6的第二非可控端连接开关管M8的第一非可控端，开关管M8的第二非可控端连接开关管M12的第一非可控端和开关管M12的可控端，开关管M12的第二非可控端接地；开关管M11的第一非可控端连接所述控制器的第二输出端，开关管M11的可控端连接开关管M12的可控端和开关管M12的第一非可控端，开关管M11的第二非可控端接地。
2.如权利要求1所述的基于光伏电站的自动控制系统，其特征在于，所述高增益比较输出电路包括：开关管M13-M38，所述开关管M13的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M13的可控端连接开关管M5的可控端，开关管M13的第二非可控端连接开关管M14的第一非可控端，开关管M14的可控端连接开关管M7-M8的可控端，开关管M14的第二非可控端连接开关管M15的第一非可控端、开关管M17-M18的第一非可控端、开关管M20的第一非可控端，开关管M15的可控端连接开关管M16的可控端、开关管M17的可控端和开关管M21的可控端，开关管M15的第二非可控端连接开关管M31的可控端；开关管M16的第一非可控端连接开关管M25的可控端和开关管M26的可控端，开关管M16的第二非可控端连接开关管M19的第二非可控端，开关管M19第一非可控端连接开关管M26的第二非可控端，开关管M19的可控端连接开关M20的可控端，开关管M20的第二非可控端连接开关管M32的第一非可控端；开关管M17的第二非可控端连接开关管M18的第二非可控端、开关管M21的第一非可控端和开关管M22的第一非可控端，开关管M21的第二非可控端连接开关管M22的第二非可控端、开关管M16的第二非可控端、开关管M19的第二非可控端和开关管M23的第一非可控端，开关管M23的可控端连接开关管M9的可控端，开关管M23的第二非可控端连接开关管M24的第一非可控端，开关管M24的可控端连接开关管M10的可控端和开关管M37的可控端，开关管M24的第二非可控端接地；
开关管M25-M26的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M25的可控端连接开关管M26的可控端和开关管M16的第一非可控端，开关管M25的第二非可控端连接开关管M27的第一非可控端，开关管M27的可控端连接开关管M28的可控端，开关管M27的第二非可控端连接开关管M29的第一非可控端、开关管M27-M28的可控端和开关管M29-M30的可控端，开关管M29的第二非可控端连接开关管M31的第一非可控端，开关管M31的第二非可控端接地，开关管M31的可控端连接开关管M32的可控端和开关管M15的第二非可控端；开关管M26的第二非可控端连接开关管M28的第一非可控端和开关管M19的第一非可控端，开关管M28的第二非可控端连接开关管M30的第一非可控端，开关管M30的第二可控端连接开关管M34的可控端、开关管M36的可控端、开关管M20的第二非可控端和开关管M32的第一非可控端，开关管M32的第二非可控端接地；开关管M33的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M33的可控端连接开关管M13的可控端，开关管M33的第二非可控端连接开关管M35的可控端和开关管M34的第一非可控端，开关管M34的第二非可控端接地；开关管M36的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M36的第二非可控端连接开关管M38的可控端和开关管M37的第一非可控端，开关管M37的可控端连接开关管M24的可控端，开关管M37的第二非可控端接地，开关管M35的第一非可控端连接第二电压VDD，开关管M35的第二非可控端连接开关管M38的第一非可控端及第一电压Vout，开关管M38的第二非可控端接地；开关管M18的可控端连接开关管M19-M20的可控端。
3.如权利要求2所述的基于光伏电站的自动控制系统，其特征在于，所述控制器接收采集模块采集的电压的偏差值，并根据所述偏差值通过所述第二输出端连接开关管M3、M7-M9、M14的开关导通或关断状态，通过第一输出端控制开关管M4，通过第三输出端控制开关管M6。
4.如权利要求3所述的基于光伏电站的自动控制系统，其特征在于，所述控制器包括：差值计算单元、处理单元、自动调节单元和输出单元，所述差值计算单元用于接收所述第一电压和第二电压并计算偏差值，并将所述偏差值传输给所述处理单元；所述处理单元接收到所述偏差值后，进行处理计算，并将处理计算的结果发送给所述自动调节单元，所述自动调节单元用于生成自动调节信号，并通过所述输出单元输送给所述偏置电路。
5.如权利要求4所述的基于光伏电站的自动控制系统，其特征在于，所述处理单元采用PID控制对所述偏差值进行处理。
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