CN113098377A - 一种用于光伏模块的电流单极转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏模块的电流单极转换系统，包括光伏模块、数据采集模块、数据处理模块、信息推送模块以及控制器；所述光伏模块用于接收太阳光照，并将太阳能转化为电能；所述数据采集模块包括光照采集单元、温度采集单元以及灰尘采集单元，通过光照采集单元采集光伏模块上的光照数据，并在系统内预设时间轴，将时间轴与太阳直射角进行对应，当光伏模块上每个子区域的平均光通量超过系统预设光通量值时，则获取相应的时刻，并将光伏模块的向阳面调整至相应的时刻所对应的角度；通过灰尘检测单元获取光伏模块上的灰尘数据，从而获取到光伏模块上的灰尘量，当灰尘量超过系统预设灰尘量值时，则对光伏模块表面进行除灰。

Description

一种用于光伏模块的电流单极转换系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体为一种用于光伏模块的电流单极转换系统。

背景技术

光伏模块的工作原理是光伏效应，“光伏效应”全称“光生伏特效”，是指光照使不均匀半导体或半导体与全属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程，其次是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。太阳能发电，其基本原理就是“光伏效应”。

现有的光伏模块在安装后，只能朝向某一个固定的方向，而随着一天时间的进行，太阳所处位置的不同，从而使得光伏模块在太阳能的接收效率也会有所差异，而光伏模块的单一方向，使得光伏模块在对太阳能的吸收过程存在极大的浪费，使得光电转换的效率降低；同时光伏模块长期处于自然环境中，表面易囤积大量灰尘，从而影响光伏模块的透光率，降低光电转化效率，光伏模块表面的温度过高时，也会影响光伏模块的工作以及使用寿命，为此，我们提出一种用于光伏模块的电流单极转换系统。

发明内容

本发明的目的就在于提出一种用于光伏模块的电流单极转换系统，用以解决上述背景技术中需要解决的问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种用于光伏模块的电流单极转换系统，包括光伏模块、数据采集模块、数据处理模块以及控制器；

所述数据处理模块用于对光伏模块的光照数据、温度数据以及灰尘数据进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

光照数据的分析过程：

步骤S1：通过公式

获得光伏模块上每个子区域的平均光通量GZP，当GZP≥G0时，则获取对应的时刻，并将对应的时刻标记为Sk；其中，G0为系统预设光通量值；

步骤S2：在系统内预设一个时间轴，并将时间轴的开始时刻标记为t0，时间轴的结束时刻标记为t1；将t0对应一个太阳直射角KJ0，t1对应一个太阳直射角KJ1，其中t0＜t1，0≤KJ0≤KJ1≤180°；

步骤S3：根据步骤S1获取到的时刻Sk，将向控制器发送调整光伏模块的指令；

温度数据的分析过程：

步骤SS1：当GWmax＞GWmin≥GW0时，则判定光伏模块表面温度过高，向控制器发送全面散热指令；

步骤SS2：当GWmax≥GW0＞GWmin时，则判定光伏模块局部温度过高，则获取GWmax以及超过GW0的子区域的所在位置，并对子区域所在位置进行局部降温，其中GW0为系统预设高温值；

灰尘数据的分析过程：

当HcL＜H0时，则不作任何操作，当HcL≥H0时，则判定光伏模块表面需要进行除尘，则向控制器发送除尘指令，其中H0为系统预设灰尘量。

进一步地，所述光伏模块用于接收太阳光照，并将太阳能转化为电能；所述数据采集模块包括光照采集单元、温度采集单元以及灰尘采集单元。

进一步地，所述光照采集单元用于采集光伏模块上的光照数据，具体采集过程包括以下步骤：

步骤G1：将光伏模块向阳的表面划分为若干个面积大小一致的子区域，并将每个子区域进行标号，将子区域标记为i，i＝1，2，……，N；

步骤G2：获取光伏模块上每个子区域的光通量，并将光伏模块上每个子区域的光通量标记为GZ_i；

步骤G3：获取光伏模块上每个子区域的光照时间，并将光伏模块上每个子区域的光照时间标记为GT_i；

步骤G4：将步骤G1-G3获取到的数据上传至数据处理模块中。

进一步地，所述温度采集单元用于采集光伏模块上每个子区域的表面温度数据，具体获取过程包括以下步骤：

步骤W1：获取光伏模块上每个子区域的表面温度，并将光伏模块上每个子区域的表面温度标记为GW_i；

步骤W2：获取光伏模块上每个子区域中表面温度的最高值和最低值，并将表面温度最高值标记为GWmax；将表面温度最低值标记为GWmin，并将GWmax和GWmin分别对应的子区域进行标记；

步骤W3：将步骤W1-W2获取到的数据上传至数据处理模块中。

进一步地，所述灰尘采集单元用于获取光伏模块表面的灰尘数据，具体获取过程包括以下步骤：

步骤H1：获取空气中的含尘量，并将空气中的含尘量标记为Hc，其中Hc为动态值；

步骤H2：获取空气流动的速度、空气流动方向与光伏模块表面之间形成的角度以及空气流动的时间，并将分别标记为KV、KJ以及KT，且KV和KJ为动态值；其中0≤KJ≤180°

步骤H3：通过公式

获取光伏模块表面的灰尘量HcL，其中α和β均为系统纠正系数，且0＜α＜β；

步骤H4：将步骤H1-H3上传至数据处理模块中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过光照采集单元采集光伏模块上的光照数据，并将光伏模块划分为若干个面积大小一致的子区域，并检测每个子区域表面上的光通量；并在系统内预设一个时间轴，并将时间轴与太阳直射角进行对应，从而当每个子区域上的平均光通量大于系统预设光通量值时，获取所对应的时刻，并自动将光伏模块的向阳面调整至对应时刻所对应的太阳直射角，通过光照采集模块，从而能够使得光伏模块能够随着太阳的位置而调整位置，从而能够获得最佳的光通量，并且能够使得光伏模块能够在最佳的光通量的照射下保持最长的光照时间，进而提高光伏模块的工作效率；

2、本发明通过温度采集单元获取光伏模块上的每个子区域的温度，并获取所有子区域中的最大温度值与最小温度值；当最大温度值与最小温度值均超过系统预设高温值时，则对光伏模块进行全面散热指令，当存在部分子区域的温度超过系统预设高温值时，则获取这些子区域的所在位置，并对这些子区域进行局部降温，从而使得光伏模块能够在一个适宜的温度下进行工作，提高光伏模块的工作效率，也延长了光伏模块的使用寿命；

3、本发明通过灰尘采集单元获取光伏模块表面空气中的含尘量、空气的流动速度、空气流动方向与光伏模块表面之间形成的角度以及空气流动的时间，从而获得光伏模块表面的灰尘量，当光伏模块表面的灰尘量超过系统预设灰尘量值时，则判定需要对光伏模块进行除尘，从而保证能够对光伏模块表面及时进行除尘，避免了光伏模块表面因为灰尘过多，而影响光伏模块的工作效率，同时也避免了灰尘中存在的腐蚀性物质对光伏模块表面造成腐蚀，影响光伏模块的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于光伏模块的电流单极转换系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种用于光伏模块的电流单极转换系统，包括光伏模块、数据采集模块、数据处理模块以及控制器；

所述光伏模块用于接收太阳光照，并将太阳能转化为电能；

所述数据采集模块包括光照采集单元、温度采集单元以及灰尘采集单元；

所述光照采集单元用于采集光伏模块上的光照数据，具体采集过程包括以下步骤：

步骤G1：将光伏模块向阳的表面划分为若干个面积大小一致的子区域，并将每个子区域进行标号，将子区域标记为i，i＝1，2，……，N；

步骤G2：获取光伏模块上每个子区域的光通量，并将光伏模块上每个子区域的光通量标记为GZ_i；

步骤G3：获取光伏模块上每个子区域的光照时间，并将光伏模块上每个子区域的光照时间标记为GT_i；

步骤G4：将步骤G1-G3获取到的数据上传至数据处理模块中；

所述温度采集单元用于采集光伏模块上每个子区域的表面温度数据，具体获取过程包括以下步骤：

步骤W1：获取光伏模块上每个子区域的表面温度，并将光伏模块上每个子区域的表面温度标记为GW_i；

步骤W2：获取光伏模块上每个子区域中表面温度的最高值和最低值，并将表面温度最高值标记为GWmax；将表面温度最低值标记为GWmin，并将GWmax和GWmin分别对应的子区域进行标记；

步骤W3：将步骤W1-W2获取到的数据上传至数据处理模块中；

所述灰尘采集单元用于获取光伏模块表面的灰尘数据，具体获取过程包括以下步骤：

步骤H1：获取空气中的含尘量，并将空气中的含尘量标记为Hc，其中Hc为动态值；

步骤H2：获取空气流动的速度、空气流动方向与光伏模块表面之间形成的角度以及空气流动的时间，并将分别标记为KV、KJ以及KT，且KV和KJ为动态值；其中0≤KJ≤180°

步骤H3：通过公式

获取光伏模块表面的灰尘量HcL，其中α和β均为系统纠正系数，且0＜α＜β；

步骤H4：将步骤H1-H3上传至数据处理模块中。

所述数据处理模块用于对光伏模块的光照数据、温度数据以及灰尘数据进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

光照数据的分析过程：

步骤S1：通过公式

获得光伏模块上每个子区域的平均光通量GZP，当GZP≥G0时，则获取对应的时刻，并将对应的时刻标记为Sk；其中，G0为系统预设光通量值；

步骤S2：在系统内预设一个时间轴，并将时间轴的开始时刻标记为t0，时间轴的结束时刻标记为t1；将t0对应一个太阳直射角KJ0，t1对应一个太阳直射角KJ1，其中t0＜t1，0≤KJ0≤KJ1≤180°；

步骤S3：根据步骤S1获取到的时刻Sk，将向控制器发送调整光伏模块的指令，将光伏模块的向阳面调整至与太阳所正对的位置，从而使得光伏模块能够始终获得最佳的光通量，提高光伏模块的工作效率；

温度数据的分析过程：

步骤SS1：当GWmax＞GWmin≥GW0时，则判定光伏模块表面温度过高，向控制器发送全面散热指令；

步骤SS2：当GWmax≥GW0＞GWmin时，则判定光伏模块局部温度过高，则获取GWmax以及超过GW0的子区域的所在位置，并对子区域所在位置进行局部降温，其中GW0为系统预设高温值；

灰尘数据的分析过程：

当HcL＜H0时，则不作任何操作，当HcL≥H0时，则判定光伏模块表面需要进行除尘，则向控制器发送除尘指令，其中H0为系统预设灰尘量；从而能够使得当光伏模块表面灰尘积攒过多时，能够对光伏模块的表面进行除尘。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

工作原理：通过数据采集模块获取光伏模块上的数据，数据采集模块包括光照采集单元、温度采集单元以及灰尘采集单元，通过光照采集单元采集光伏模块上的光照数据，将光伏模块的表面划分为若干个面积大小一致的子区域，并对每个子区域进行标记，采集每个子区域表面上的光通量；并在系统内预设一个时间轴，并将时间轴与太阳直射角进行对应，从而当每个子区域上的平均光通量大于系统预设光通量值时，获取此时所对应的时刻，从而获取所对应的时刻的太阳直射角，并自动将光伏模块的向阳面调整至对应时刻所对应的太阳直射角，从而能够使得光伏模块能够随着太阳的位置而调整位置，使得光伏模块的向阳面能够正对太阳所在位置，从而能够获得最佳的光通量，并且能够使得光伏模块能够在最佳的光通量的照射下保持最长的光照时间，进而提高光伏模块的工作效率；通过温度采集单元获取光伏模块上的每个子区域的温度，并获取所有子区域中的最大温度值与最小温度值；当最大温度值与最小温度值均超过系统预设高温值时，则对光伏模块进行全面散热指令，当存在部分子区域的温度超过系统预设高温值时，则获取这些子区域的所在位置，并对这些子区域进行局部降温，从而使得光伏模块能够在一个适宜的温度下进行工作，提高光伏模块的工作效率，也延长了光伏模块的使用寿命；通过灰尘采集单元获取光伏模块表面空气中的含尘量、空气的流动速度、空气流动方向与光伏模块表面之间形成的角度以及空气流动的时间，从而获得光伏模块表面的灰尘量，当光伏模块表面的灰尘量超过系统预设灰尘量值时，则判定需要对光伏模块进行除尘，从而保证能够对光伏模块表面及时进行除尘，避免了光伏模块表面因为灰尘过多，而影响光伏模块的工作效率，同时也避免了灰尘中存在的腐蚀性物质对光伏模块表面造成腐蚀，影响光伏模块的使用寿命。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种用于光伏模块的电流单极转换系统，其特征在于，包括光伏模块、数据采集模块、数据处理模块以及控制器；

所述数据处理模块用于对光伏模块的光照数据、温度数据以及灰尘数据进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

光照数据的分析过程：

步骤S1：通过公式

获得光伏模块上每个子区域的平均光通量GZP，当GZP≥G0时，则获取对应的时刻，并将对应的时刻标记为Sk；其中，G0为系统预设光通量值；

步骤S2：在系统内预设一个时间轴，并将时间轴的开始时刻标记为t0，时间轴的结束时刻标记为t1；将t0对应一个太阳直射角KJ0，t1对应一个太阳直射角KJ1，其中t0＜t1，0≤KJ0≤KJ1≤180°；

步骤S3：根据步骤S1获取到的时刻Sk，将向控制器发送调整光伏模块的指令；

温度数据的分析过程：

步骤SS1：当GWmax＞GWmin≥GW0时，则判定光伏模块表面温度过高，向控制器发送全面散热指令；

步骤SS2：当GWmax≥GW0＞GWmin时，则判定光伏模块局部温度过高，则获取GWmax以及超过GW0的子区域的所在位置，并对子区域所在位置进行局部降温，其中GW0为系统预设高温值；

灰尘数据的分析过程：

当HcL＜H0时，则不作任何操作，当HcL≥H0时，则判定光伏模块表面需要进行除尘，则向控制器发送除尘指令，其中H0为系统预设灰尘量。

2.根据权利要求1所述的一种用于光伏模块的电流单极转换系统，其特征在于，所述光伏模块用于接收太阳光照，并将太阳能转化为电能；所述数据采集模块包括光照采集单元、温度采集单元以及灰尘采集单元。

3.根据权利要求2所述的一种用于光伏模块的电流单极转换系统，其特征在于，所述光照采集单元用于采集光伏模块上的光照数据，具体采集过程包括以下步骤：

步骤G1：将光伏模块向阳的表面划分为若干个面积大小一致的子区域，并将每个子区域进行标号，将子区域标记为i，i＝1，2，……，N；

步骤G2：获取光伏模块上每个子区域的光通量，并将光伏模块上每个子区域的光通量标记为GZi；

步骤G3：获取光伏模块上每个子区域的光照时间，并将光伏模块上每个子区域的光照时间标记为GTi；

步骤G4：将步骤G1-G3获取到的数据上传至数据处理模块中。

4.根据权利要求2所述的一种用于光伏模块的电流单极转换系统，其特征在于，所述温度采集单元用于采集光伏模块上每个子区域的表面温度数据，具体获取过程包括以下步骤：

步骤W1：获取光伏模块上每个子区域的表面温度，并将光伏模块上每个子区域的表面温度标记为GWi；

步骤W2：获取光伏模块上每个子区域中表面温度的最高值和最低值，并将表面温度最高值标记为GWmax；将表面温度最低值标记为GWmin，并将GWmax和GWmin分别对应的子区域进行标记；

步骤W3：将步骤W1-W2获取到的数据上传至数据处理模块中。

5.根据权利要求2所述的一种用于光伏模块的电流单极转换系统，其特征在于，所述灰尘采集单元用于获取光伏模块表面的灰尘数据，具体获取过程包括以下步骤：

步骤H1：获取空气中的含尘量，并将空气中的含尘量标记为Hc，其中Hc为动态值；

步骤H2：获取空气流动的速度、空气流动方向与光伏模块表面之间形成的角度以及空气流动的时间，并将分别标记为KV、KJ以及KT，且KV和KJ为动态值；其中0≤KJ≤180°；

步骤H3：通过公式

获取光伏模块表面的灰尘量HcL，其中α和β均为系统纠正系数，且0＜α＜β；

步骤H4：将步骤H1-H3获取到的数据上传至数据处理模块中。

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