CN112737078A - 一种直流电源系统的控制装置、方法和直流电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流电源系统的控制装置、方法和直流电源系统。所述直流电源系统，包括：清洁能源电源、DC/DC转换器和蓄电池；清洁能源电源经DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源；蓄电池，作为直流负载的第二供电电源；直流电源系统的控制装置，包括：采集单元和控制单元；其中，采集单元，被配置为采集清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数；控制单元，被配置为根据当前环境参数和当前供电参数，确定清洁能源电源是否出现故障，并在清洁能源电源出现故障的情况下，发起清洁能源电源出现故障的提醒消息。该方案，通过提升对光伏系统产生的故障原因定位的准确性，减小了光伏系统的维护难度。

Description

一种直流电源系统的控制装置、方法和直流电源系统
技术领域
本发明属于电源控制技术领域，具体涉及一种直流电源系统的控制装置、方法和直流电源系统，尤其涉及一种基于云端的直流电源系统的控制装置、具有该基于云端的直流电源系统的控制装置的直流电源系统、以及该基于云端的直流电源系统的控制方法。
背景技术
光伏发电所得电能作为清洁新能源，得到了快速发展，但在光伏发电过程中，对于光伏系统(即光伏发电系统)产生的故障定位不够准确，加大了光伏系统的维护难度。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种直流电源系统的控制装置、方法和直流电源系统，以解决对于光伏系统产生的故障原因定位不够准确，加大了光伏系统的维护难度的问题，达到通过提升对光伏系统产生的故障原因定位的准确性，减小了光伏系统的维护难度的效果。
本发明提供一种直流电源系统的控制装置中，所述直流电源系统，包括：清洁能源电源、DC/DC转换器和蓄电池；所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源；所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源；所述直流电源系统的控制装置，包括：采集单元和控制单元；其中，所述采集单元，被配置为采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数；所述控制单元，被配置为根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息。
在一些实施方式中，所述清洁能源电源，包括：光伏组件；所述当前环境参数，包括：光伏组件的温度、散热参数和阴影面积中的至少之一；所述当前供电参数，包括：光伏组件的输出电压和输出电流；所述控制单元，根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，包括：若出现以下至少一种情形的情况下，则确定所述光伏组件出现故障：光伏组件的温度大于或等于设定温度，光伏组件的散热参数小于或等于设定参数，光伏组件的阴影面积大于或等于设定面积，根据光伏组件的输出电压和输出电流确定的光伏组件的输出功率小于或等于设定功率；其中，所述控制单元确定所述清洁能源电源是否出现故障的执行端，包括：本地端或服务器端。
在一些实施方式中，还包括：所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器关断，并控制所述蓄电池向直流负载供电；所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器首先向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
在一些实施方式中，还包括：所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，根据所述当前环境参数和预存的历史环境参数，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势；以及，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，以对直流负载的供电电源进行调整；其中，所述控制单元预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势、以及控制所述DC/DC转换器的输出功率的执行端，包括：本地端或服务器端。
在一些实施方式中，在所述清洁能源电源为光伏组件的情况下，所述当前环境参数，还包括：太阳光的当前辐照强度；所述历史环境参数，包括：太阳光的历史辐照强度；所述控制单元，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，包括：若所述所述当前辐照强度高于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以：控制所述DC/DC转换器直接向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电；若所述所述当前辐照强度低于或等于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以控制所述DC/DC转换器和所述蓄电池同时向直流负载供电。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种直流电源系统，包括：以上所述的直流电源系统的控制装置。
与上述直流电源系统相匹配，本发明再一方面提供一种直流电源系统的控制方法中，所述直流电源系统，包括：清洁能源电源、DC/DC转换器和蓄电池；所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源；所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源；所述直流电源系统的控制方法，包括：采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数；根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息。
在一些实施方式中，所述清洁能源电源，包括：光伏组件；所述当前环境参数，包括：光伏组件的温度、散热参数和阴影面积中的至少之一；所述当前供电参数，包括：光伏组件的输出电压和输出电流；根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，包括：若出现以下至少一种情形的情况下，则确定所述光伏组件出现故障：光伏组件的温度大于或等于设定温度，光伏组件的散热参数小于或等于设定参数，光伏组件的阴影面积大于或等于设定面积，根据光伏组件的输出电压和输出电流确定的光伏组件的输出功率小于或等于设定功率；其中，确定所述清洁能源电源是否出现故障的执行端，包括：本地端或服务器端。
在一些实施方式中，还包括：在所述清洁能源电源出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器关断，并控制所述蓄电池向直流负载供电；在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器首先向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
在一些实施方式中，还包括：在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，根据所述当前环境参数和预存的历史环境参数，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势；以及，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，以对直流负载的供电电源进行调整；其中，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势、以及控制所述DC/DC转换器的输出功率的执行端，包括：本地端或服务器端。
在一些实施方式中，在所述清洁能源电源为光伏组件的情况下，所述当前环境参数，还包括：太阳光的当前辐照强度；所述历史环境参数，包括：太阳光的历史辐照强度；根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，包括：若所述所述当前辐照强度高于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以：控制所述DC/DC转换器直接向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电；若所述所述当前辐照强度低于或等于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以控制所述DC/DC转换器和所述蓄电池同时向直流负载供电。
由此，本发明的方案，通过采集光伏组件的环境参数和发电参数，根据光伏组件的环境参数和发电参数确定光伏组件的运行情况，以在光伏组件的运行情况出现故障时及时提醒，通过提升对光伏系统产生的故障原因定位的准确性，减小了光伏系统的维护难度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的直流电源系统的控制装置的一实施例的结构示意图；
图2为光伏组件的一实施例的结构示意图；
图3为光伏系统的一实施例的结构示意图；
图4为智能监控模块的一实施例的结构示意图；
图5为智能采集模块的一实施例的结构示意图；
图6为本发明的直流电源系统的控制方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种直流电源系统的控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述直流电源系统，包括：清洁能源电源(如光伏组件)、DC/DC转换器和蓄电池。所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源(如光伏组件和DC/DC转换器组成的光伏系统)。所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源。所述直流电源系统的控制装置，包括：采集单元和控制单元。
其中，所述采集单元，被配置为采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数。
所述控制单元，被配置为根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息，如通过设定提醒端如云平台发起提醒消息。
具体地，在清洁能源电源是光伏组件、采集单元是智能监控模块和智能采集模块的情况下，通过在光伏组件加入智能监控模块实现光伏组件故障定位，便于检测光伏发电异常。
在一些实施方式中，所述清洁能源电源，包括：光伏组件。所述当前环境参数，包括：光伏组件的温度、散热参数和阴影面积中的至少之一。所述当前供电参数，包括：光伏组件的输出电压和输出电流。
具体地，采集单元包括智能监控模块和智能采集模块，智能监控模块包括温度传感器、光敏传感器和照度传感器，智能采集模块包括电压电流传感器。智能监控模块能够设置在光伏组件上，也能够单独外置，也能够与智能采集模块集成在一起。通过光敏传感器检测光伏组件的表面阴影，通过光照度传感器检测太阳的实时辐照强度，通过温度传感器监控光伏组件的温度和散热性能，通过智能采集模块光伏组件的输出电流和输出电压等参数，从而得到光伏组件上的数据，并根据得到的光伏组件上的数据，判断光伏组件的工作状态，如判断光伏组件是否故障或正常。
所述控制单元，根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，包括：若出现以下至少一种情形的情况下，则确定所述光伏组件出现故障：
光伏组件的温度大于或等于设定温度，光伏组件的散热参数小于或等于设定参数，光伏组件的阴影面积大于或等于设定面积，根据光伏组件的输出电压和输出电流确定的光伏组件的输出功率小于或等于设定功率。
其中，所述控制单元确定所述清洁能源电源是否出现故障的执行端，包括：本地端(如光伏系统的本地控制器)或服务器端(如云服务器)。
具体地，通过智能监控模块，监测光照强度、环境温度、阴影遮挡等环境参数下的发电情况，对发电异常情况组件实现实时监测；同时智能采样模块采样到光伏发电异常情况时可以反馈给智能监控模块。在光伏组件背面镶嵌了智能监控模块，该智能监控模块能够实时监控光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度，同时智能采集模块可以采集光伏组件的输出电流和输出电压参数，通过采集数据判断组件是否稳定运行，提高了工作效率，便于系统维护。
在一些实施方式中，还包括：对直流电源系统的输出功率进行控制的过程，具体包括以下任一控制过程：
第一控制过程：所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器关断，并控制所述蓄电池向直流负载供电。
第二控制过程：所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器首先向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
具体地，在清洁能源电源是光伏组件的情况下，光伏组件的光伏阵列输出直流电，经过DC/DC转换器转换成稳定的需求电压等级，然后可以供给直流负载使用或给蓄电池充电，同时需要制定控制逻辑给蓄电池和直流负载工作，稳定的直流电优先供给直流负载工作，当负载不工作时给蓄电池充电，当蓄电池充到100％SOC(State of charge，荷电状态，用来反映电池的剩余容量)时停止充电，逻辑判定不需再发电。
在一些实施方式中，还包括：对DC/DC转换器的输出功率进行控制的过程，具体包括：所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，根据所述当前环境参数和预存的历史环境参数，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势；以及，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，以对直流负载的供电电源进行调整。
其中，所述控制单元预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势、以及控制所述DC/DC转换器的输出功率的执行端，包括：本地端(如光伏系统的本地控制器)或服务器端(如云服务器)。
具体地，云服务器根据光伏组件的各个监测模块信息，通过CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)通信方式将数据传输给云平台，同时通过AI(ArtificialIntelligence，人工智能)算法根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
由此，通过根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器(直流-直流的变换器，即一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置)的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现光伏最大化利用。
在一些实施方式中，在所述清洁能源电源为光伏组件的情况下，所述当前环境参数，还包括：太阳光的当前辐照强度。所述历史环境参数，包括：太阳光的历史辐照强度。
所述控制单元，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，包括以下任一种控制情况：
第一种控制情况：若所述所述当前辐照强度高于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以：控制所述DC/DC转换器直接向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
第二种控制情况：若所述所述当前辐照强度低于或等于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以控制所述DC/DC转换器和所述蓄电池同时向直流负载供电。
具体地，光伏组件在发电过程中，可通过CAN通信将光伏发电状态信息传输给云服务器，通过云端(如云服务器)大数据处理，判断组件是否工作正常。若出现异常，可通过光伏组件传输的通讯信号，传输到云平台，发出警告，以便维护人员能及时解决故障问题，降低了光伏发电损失。同时，通过采集到光伏组件信息经过云端(如云服务器)AI算法，对历史收集数据与采集数据进行比较分析，将计算数据反馈给DC/DC转换器，同时通过AI算法根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
其中，智能监控模块，能够实时监控光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度。同时，智能采集模块能够采集光伏组件的输出电流和输出电压等参数，通过采集数据(如光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度，以及光伏组件的输出电流和输出电压等参数)判断组件是否稳定运行，提高了工作效率，便于系统维护。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采集光伏组件的环境参数和发电参数，根据光伏组件的环境参数和发电参数确定光伏组件的运行情况，以在光伏组件的运行情况出现故障时及时提醒，通过提升对光伏系统产生的故障原因定位的准确性，减小了光伏系统的维护难度。
根据本发明的实施例，还提供了对应于直流电源系统的控制装置的一种直流电源系统。该直流电源系统可以包括：以上所述的直流电源系统的控制装置。
光伏板在发电过程中，会因为组件故障、组件老化、积灰、阴影遮挡等问题，使光伏系统的发电量显著降低；相关方案中，直流电源系统没有进行光伏寻优，即MPPT(MaximumPower Point Tracking，最大功率点跟踪)，导致光伏利用效率低；对于光伏系统产生的故障原因定位不够准确，需要逐一排查问题所在位置，效率低下。
在一些实施方式中，本发明的方案，提供一种基于云端的直流电源系统及其控制方法，通过在光伏组件加入智能监控模块实现光伏组件故障定位，便于检测光伏发电异常。
具体地，通过判读光伏组件各个位置的温度。若某块温升特别严重，则判断光伏组件故障。通过光敏传感器判断某个位置的有无被长期遮挡，若长期被遮挡，择判断为光伏组件有热斑效应，光伏组件故障。通过采集模块采集的电压电流，若开路电压变小，则判断为PID效应，光伏组件故障。
具体地，通过智能监控模块，监测光照强度、环境温度、阴影遮挡等环境参数下的发电情况，对发电异常情况组件实现实时监测；同时智能采样模块采样到光伏发电异常情况时可以反馈给智能监控模块。
本发明的方案，还根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器(直流-直流的变换器，即一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置)的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现光伏最大化利用。
具体地，云服务器根据光伏组件的各个监测模块信息，通过CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)通信方式将数据传输给云平台，同时通过AI(ArtificialIntelligence，人工智能)算法根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
可见，本发明的方案，通过监控光伏组件工作情况，实现光伏组件故障定位，便于检测光伏发电异常；并通过AI算法实现光伏最大化利用。
下面结合图2至图5所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
图2为光伏组件的一实施例的结构示意图。如图2所示，在光伏组件上，设置有智能监控模块。
当然，实际使用时，智能监控模块能够设置在光伏组件上，也能够单独外置，也能够与智能采集模块集成在一起。具体地，通过光敏传感器检测光伏组件的表面阴影，通过光照度传感器检测太阳的实时辐照强度，通过温度传感器监控光伏组件的温度和散热性能，通过智能采集模块光伏组件的输出电流和输出电压等参数，从而得到光伏组件上的数据，并根据得到的光伏组件上的数据，判断光伏组件的工作状态，如判断光伏组件是否故障或正常。
由于光伏组件发电受很多外界因素的影响，比如长期使用老化，灰尘、阴影遮挡，电池片隐裂，PID效应等，都会造成发电量减少的问题。本发明的方案，如图2所示，在光伏组件背面镶嵌了智能监控模块，该智能监控模块能够实时监控光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度，同时智能采集模块可以采集光伏组件的输出电流和输出电压参数，通过采集数据判断组件是否稳定运行，提高了工作效率，便于系统维护。
例如：在出现光伏组件的表面阴影面积大于或等于设定面积、光伏组件的温度高于或等于设定温度、光伏组件的功率(即光伏组件的输出电压和输出电流的乘积)小于或等于设定功率、光伏组件的散热性能低于设定散热量中的至少一种情况的情况下，确定光伏组件故障。
图3为光伏系统的一实施例的结构示意图。如图3所示，光伏系统，包括：光伏阵列、智能采集模块、DC/DC转换器、蓄电池、直流负载、智能监控模块、云服务器和云平台。光伏阵列、智能采集模块、DC/DC转换器和蓄电池，依次连接。DC/DC转换器和蓄电池之间的连线，还连接至直流负载。智能监控模块，分别连接至光伏阵列、智能采集模块和云服务器，云服务器还连接至云平台。智能监控模块与云服务器之间能够进行CAN通信，云服务器能够对DC/DC转换器进行AI反馈调节。
直流微网系统逐步被建立。在如图3所示的例子中，光伏阵列输出直流电，经过DC/DC转换器转换成稳定的需求电压等级，然后可以供给直流负载使用或给蓄电池充电，同时需要制定控制逻辑给蓄电池和直流负载工作，稳定的直流电优先供给直流负载工作，当负载不工作时给蓄电池充电，当蓄电池充到100％SOC(State of charge，荷电状态，用来反映电池的剩余容量)时停止充电，逻辑判定不需再发电。
如图3所示，光伏组件在发电过程中，可通过CAN通信将光伏发电状态信息传输给云服务器，通过云端(如云服务器)大数据处理，判断组件是否工作正常。若出现异常，可通过光伏组件传输的通讯信号，传输到云平台，发出警告，以便维护人员能及时解决故障问题，降低了光伏发电损失。同时，通过采集到光伏组件信息经过云端(如云服务器)AI算法，对历史收集数据与采集数据进行比较分析，将计算数据反馈给DC/DC转换器，同时通过AI算法根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
具体地，历史数据包括光伏辐射度、一天中不同时刻阴影面积，一年终不同季节阴影面积(非故障阴影，是否为故障阴影判断依据为某一点持续时间，一天或连续几天那个地方为阴影部分，则判断为热斑效应，光伏板故障)的变化一年中光伏辐射度季节性的变化，一天中不同时刻辐射度的变化，通过辐射度的变化来分析一天中不同时刻大电量。一年中不同季节发电量，通过光伏发电量的多少来给储能或者用户供电，当光伏发电量较大时可存储于储能中，当不足时，储能主动为电器供电。历史数据主要为光伏组件接受的辐射量，即为光伏组件的发电量，主控控制的是DC/DC是向储能供电还是负载供电，发电多时，向储能供电，并向负载供电，发电量小时。由光伏和储能向负载供电。
例如：将太阳的实时辐照强度与历史数据中的辐照强度进行对比，预判未来一段时间内太阳的辐照强度是增强还是降低，并根据预判结果调整DC/DC转换器的功率，以在未来一段时间内太阳的辐照强度是增强的情况下控制DC/DC转换器的功率，以通过DC/DC转换器直接为直流负载供电；在未来一段时间内太阳的辐照强度是降低的情况下控制DC/DC转换器的功率，以利用DC/DC转换器和蓄电池共同为直流负载供电。
图4为智能监控模块的一实施例的结构示意图。图4为智能监控模块所监测光伏组件发电量受影响因素，其包含温度、辐照度、表面阴影、散热性。如图4所示，智能监控模块，能够实时监控光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度。同时，智能采集模块能够采集光伏组件的输出电流和输出电压等参数，通过采集数据(如光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度，以及光伏组件的输出电流和输出电压等参数)判断组件是否稳定运行，提高了工作效率，便于系统维护。
图5为智能采集模块的一实施例的结构示意图。图5为智能采样模块，其包含电压采集电路和电流采集电路。
在本发明的方案中，搭建的基于云端的直流电源系统不限于光伏新能源，也可以是其他清洁能源(如风力发电、柴油发电等)；该基于云端的直流电源系统的智能监控模块和智能采样模块，也可通过其他电路进行控制实现监测和采样；通信方式也可以是其他方式实现，信息传输也可通过无线方式实现。其中，基于云端的直流电源系统适用于其他清洁能源，主要是控制电量的流动，即是向负载供电还是向储能供电。
由于本实施例的直流电源系统所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采集光伏组件的环境参数和发电参数，根据光伏组件的环境参数和发电参数确定光伏组件的运行情况，以在光伏组件的运行情况出现故障时及时提醒，便于检测光伏发电是否异常，检测准确性好。
根据本发明的实施例，还提供了对应于直流电源系统的一种直流电源系统的控制方法，如图6所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述直流电源系统，包括：清洁能源电源(如光伏组件)、DC/DC转换器和蓄电池。所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源(如光伏组件和DC/DC转换器组成的光伏系统)。所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源。所述直流电源系统的控制方法，包括：步骤S110和步骤S120。
在步骤S110处，采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数。
在步骤S120处，根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息，如通过设定提醒端如云平台发起提醒消息。
具体地，在清洁能源电源是光伏组件、采集单元是智能监控模块和智能采集模块的情况下，通过在光伏组件加入智能监控模块实现光伏组件故障定位，便于检测光伏发电异常。
在一些实施方式中，所述清洁能源电源，包括：光伏组件。所述当前环境参数，包括：光伏组件的温度、散热参数和阴影面积中的至少之一。所述当前供电参数，包括：光伏组件的输出电压和输出电流。
具体地，采集单元包括智能监控模块和智能采集模块，智能监控模块包括温度传感器、光敏传感器和照度传感器，智能采集模块包括电压电流传感器。智能监控模块能够设置在光伏组件上，也能够单独外置，也能够与智能采集模块集成在一起。通过光敏传感器检测光伏组件的表面阴影，通过光照度传感器检测太阳的实时辐照强度，通过温度传感器监控光伏组件的温度和散热性能，通过智能采集模块光伏组件的输出电流和输出电压等参数，从而得到光伏组件上的数据，并根据得到的光伏组件上的数据，判断光伏组件的工作状态，如判断光伏组件是否故障或正常。
根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，包括：若出现以下至少一种情形的情况下，则确定所述光伏组件出现故障：
光伏组件的温度大于或等于设定温度，光伏组件的散热参数小于或等于设定参数，光伏组件的阴影面积大于或等于设定面积，根据光伏组件的输出电压和输出电流确定的光伏组件的输出功率小于或等于设定功率。
其中，确定所述清洁能源电源是否出现故障的执行端，包括：本地端(如光伏系统的本地控制器)或服务器端(如云服务器)。
具体地，通过智能监控模块，监测光照强度、环境温度、阴影遮挡等环境参数下的发电情况，对发电异常情况组件实现实时监测。同时智能采样模块采样到光伏发电异常情况时可以反馈给智能监控模块。在光伏组件背面镶嵌了智能监控模块，该智能监控模块能够实时监控光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度，同时智能采集模块可以采集光伏组件的输出电流和输出电压参数，通过采集数据判断组件是否稳定运行，提高了工作效率，便于系统维护。
在一些实施方式中，还包括：对直流电源系统的输出功率进行控制的过程，具体包括以下任一控制过程：
第一控制过程：在所述清洁能源电源出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器关断，并控制所述蓄电池向直流负载供电。
第二控制过程：在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器首先向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
具体地，在清洁能源电源是光伏组件的情况下，光伏组件的光伏阵列输出直流电，经过DC/DC转换器转换成稳定的需求电压等级，然后可以供给直流负载使用或给蓄电池充电，同时需要制定控制逻辑给蓄电池和直流负载工作，稳定的直流电优先供给直流负载工作，当负载不工作时给蓄电池充电，当蓄电池充到100％SOC(State of charge，荷电状态，用来反映电池的剩余容量)时停止充电，逻辑判定不需再发电。
在一些实施方式中，还包括：对DC/DC转换器的输出功率进行控制的过程，具体包括：在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，根据所述当前环境参数和预存的历史环境参数，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势；以及，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，以对直流负载的供电电源进行调整。
其中，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势、以及控制所述DC/DC转换器的输出功率的执行端，包括：本地端(如光伏系统的本地控制器)或服务器端(如云服务器)。
具体地，云服务器根据光伏组件的各个监测模块信息，通过CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)通信方式将数据传输给云平台，同时通过AI(ArtificialIntelligence，人工智能)算法根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
由此，通过根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器(直流-直流的变换器，即一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的方法)的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现光伏最大化利用。
在一些实施方式中，在所述清洁能源电源为光伏组件的情况下，所述当前环境参数，还包括：太阳光的当前辐照强度。所述历史环境参数，包括：太阳光的历史辐照强度。
根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，包括以下任一种控制情况：
第一种控制情况：若所述所述当前辐照强度高于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以：控制所述DC/DC转换器直接向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
第二种控制情况：若所述所述当前辐照强度低于或等于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以控制所述DC/DC转换器和所述蓄电池同时向直流负载供电。
具体地，光伏组件在发电过程中，可通过CAN通信将光伏发电状态信息传输给云服务器，通过云端(如云服务器)大数据处理，判断组件是否工作正常。若出现异常，可通过光伏组件传输的通讯信号，传输到云平台，发出警告，以便维护人员能及时解决故障问题，降低了光伏发电损失。同时，通过采集到光伏组件信息经过云端(如云服务器)AI算法，对历史收集数据与采集数据进行比较分析，将计算数据反馈给DC/DC转换器，同时通过AI算法根据光伏组件自身参数及外界环境参数，对比历史数据，控制DC/DC转换器的功率，进而使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
其中，智能监控模块，能够实时监控光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度。同时，智能采集模块能够采集光伏组件的输出电流和输出电压等参数，通过采集数据(如光伏组件的温度、表面阴影和散热性能，太阳的实时辐照强度，以及光伏组件的输出电流和输出电压等参数)判断组件是否稳定运行，提高了工作效率，便于系统维护。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述直流电源系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过采集光伏组件的环境参数和发电参数，根据光伏组件的环境参数和发电参数确定光伏组件的运行情况，并在光伏组件的运行情况未出现故障的情况下，对比历史数据，控制光伏系统的DC/DC转换器的功率，以使光伏系统工作在最大输出功率点，实现最大效率发电。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种直流电源系统的控制装置，其特征在于，所述直流电源系统，包括：清洁能源电源、DC/DC转换器和蓄电池；所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源；所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源；所述直流电源系统的控制装置，包括：采集单元和控制单元；其中，
所述采集单元，被配置为采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数；
所述控制单元，被配置为根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息。
2.根据权利要求1所述的直流电源系统的控制装置，其特征在于，所述清洁能源电源，包括：光伏组件；所述当前环境参数，包括：光伏组件的温度、散热参数和阴影面积中的至少之一；所述当前供电参数，包括：光伏组件的输出电压和输出电流；
所述控制单元，根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，包括：若出现以下至少一种情形的情况下，则确定所述光伏组件出现故障：
光伏组件的温度大于或等于设定温度，光伏组件的散热参数小于或等于设定参数，光伏组件的阴影面积大于或等于设定面积，根据光伏组件的输出电压和输出电流确定的光伏组件的输出功率小于或等于设定功率；
其中，所述控制单元确定所述清洁能源电源是否出现故障的执行端，包括：本地端或服务器端。
3.根据权利要求1或2所述的直流电源系统的控制装置，其特征在于，还包括：
所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器关断，并控制所述蓄电池向直流负载供电；
所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器首先向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
4.根据权利要求1或2所述的直流电源系统的控制装置，其特征在于，还包括：
所述控制单元，还被配置为在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，根据所述当前环境参数和预存的历史环境参数，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势；以及，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，以对直流负载的供电电源进行调整；
其中，所述控制单元预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势、以及控制所述DC/DC转换器的输出功率的执行端，包括：本地端或服务器端。
5.根据权利要求4所述的直流电源系统的控制装置，其特征在于，在所述清洁能源电源为光伏组件的情况下，所述当前环境参数，还包括：太阳光的当前辐照强度；所述历史环境参数，包括：太阳光的历史辐照强度；
所述控制单元，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，包括：
若所述所述当前辐照强度高于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以：控制所述DC/DC转换器直接向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电；
若所述所述当前辐照强度低于或等于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以控制所述DC/DC转换器和所述蓄电池同时向直流负载供电。
6.一种直流电源系统，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的直流电源系统的控制装置。
7.一种直流电源系统的控制方法，其特征在于，所述直流电源系统，包括：清洁能源电源、DC/DC转换器和蓄电池；所述清洁能源电源经所述DC/DC转换器后得电的直流电源，作为直流负载的第一供电电源；所述蓄电池，作为直流负载的第二供电电源；所述直流电源系统的控制方法，包括：
采集所述清洁能源电源的当前环境参数和当前供电参数；
根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，并在所述清洁能源电源出现故障的情况下，发起所述清洁能源电源出现故障的提醒消息。
8.根据权利要求7所述的直流电源系统的控制方法，其特征在于，所述清洁能源电源，包括：光伏组件；所述当前环境参数，包括：光伏组件的温度、散热参数和阴影面积中的至少之一；所述当前供电参数，包括：光伏组件的输出电压和输出电流；
根据所述当前环境参数和所述当前供电参数，确定所述清洁能源电源是否出现故障，包括：若出现以下至少一种情形的情况下，则确定所述光伏组件出现故障：
光伏组件的温度大于或等于设定温度，光伏组件的散热参数小于或等于设定参数，光伏组件的阴影面积大于或等于设定面积，根据光伏组件的输出电压和输出电流确定的光伏组件的输出功率小于或等于设定功率；
其中，确定所述清洁能源电源是否出现故障的执行端，包括：本地端或服务器端。
9.根据权利要求7或8所述的直流电源系统的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述清洁能源电源出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器关断，并控制所述蓄电池向直流负载供电；
在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，控制所述DC/DC转换器首先向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电。
10.根据权利要求7或8所述的直流电源系统的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述清洁能源电源未出现故障的情况下，根据所述当前环境参数和预存的历史环境参数，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势；以及，根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，以对直流负载的供电电源进行调整；
其中，预判未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势、以及控制所述DC/DC转换器的输出功率的执行端，包括：本地端或服务器端。
11.根据权利要求10所述的直流电源系统的控制方法，其特征在于，在所述清洁能源电源为光伏组件的情况下，所述当前环境参数，还包括：太阳光的当前辐照强度；所述历史环境参数，包括：太阳光的历史辐照强度；
根据未来一段时间内所述清洁能源电源的环境参数的变化趋势，控制所述DC/DC转换器的输出功率，包括：
若所述所述当前辐照强度高于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以：控制所述DC/DC转换器直接向直流负载供电，在所述DC/DC转换器的输出功率满足直流负载的供电需求功率或直流负载不工作的情况下，再控制所述DC/DC转换器向蓄电池供电，并在所述蓄电池的剩余容量高于设定容量的情况下，控制所述DC/DC转换器停止向所述蓄电池充电；
若所述所述当前辐照强度低于或等于相同时段内的所述历史辐照强度，则调整所述DC/DC转换器的输出功率，以控制所述DC/DC转换器和所述蓄电池同时向直流负载供电。
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