CN116961572B - 一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，涉及微网光伏领域，其包括光伏阵列模块、并网逆变器模块、光伏温度检测模块以及光伏温度调节模块；光伏阵列模块与并网逆变器模块信号连接，光伏温度检测模块用于检测光伏阵列模块的温度并输出温度检测信号；光伏温度控制模块与光伏温度检测模块信号连接并接收温度检测信号对光伏阵列模块的温度调节；光伏阵列模块由多个光伏板本体连接组成，光伏板本体之间的连接处开设有散热空间；光伏温度调节模块包括散热单元和位置调节单元，散热单元对光伏板本体表面进行散热，位置调节单元用于调整散热单元朝向。本申请具有对光伏阵列产生热量进行控制，从而提高微网光伏并网电能的质量的效果。
Description
技术领域
本申请涉及微网光伏技术领域，尤其是涉及一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置。
背景技术
光伏发电系统是微网中重要的微源，微网中光伏并网系统主要特色是发电规模小，渗透率高，分散于负载侧就地发电。这些特性使得微网光伏并网系统可以减少输配电系统的损耗及设备费用，可以有效地管理负载，大量装配后可有效缓解负载高峰时电力供应不足的情况电能质量，从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。
相关技术中，微网光伏并网系统由光伏阵列，直流侧电容，并网逆变器，输出滤波电感和相应的控制电路组成。并网逆变器采用三相桥的电路结构，为电压源逆变器，通过电感与电网相连，实现光伏并网发电。当光伏阵列输出电压不能满足并网所需直流侧电压要求时，一般加上一级DC/DC升压电路，将光伏阵列电压抬压，使直流侧电压达到并网需求。白天有光照时，并网逆变器将光伏阵列产生的直流电能转化为交流电能送入电网，交流电能和电网电压同频、同相以保证功率因素，并且通过最大功率点跟踪使光伏阵列输出电能达到最大；夜晚没有光照时，太阳能光伏板无电能输出，系统与电网断开，并网逆变器停止工作；当电网故障断电时，出于安全考虑，系统停止工作，防止孤岛效应发生。
然而，在光伏阵列实际的使用中，由于光伏阵列的使用年限和使用时间的增加，光伏阵列产生的热量会对电能质量产生较大的影响，存在改进之处。
发明内容
为了对光伏阵列产生热量进行控制，从而提高微网光伏并网电能的质量，本申请提供一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置。
本申请提供的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，采用如下的技术方案：
一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，包括光伏阵列模块、并网逆变器模块、光伏温度检测模块以及光伏温度调节模块；所述光伏阵列模块与所述并网逆变器模块信号连接，所述光伏温度检测模块用于检测所述光伏阵列模块的温度并输出温度检测信号；
所述光伏温度控制模块与所述光伏温度检测模块信号连接并接收所述温度检测信号对所述光伏阵列模块的温度进行调节；
所述光伏阵列模块由多个光伏板本体连接组成，所述光伏板本体之间的连接处开设有散热空间；
所述光伏温度调节模块包括散热单元和位置调节单元，所述散热单元配置为对所述光伏板本体表面进行散热，所述位置调节单元配置为调整所述散热单元的朝向。
优选的，所述位置调节单元包括安装座、第一储气罐、第二储气罐、第一气囊以及第二气囊；所述第一储气罐、第二储气罐和第一气囊、第二气囊设置在所述安装座的两侧，且第一储气罐和第二储气罐与第一气囊和第二气囊分别通过进气管连通，所述安装座上设置有承接座，且所述散热单元设置在所述承接座上。
优选的，所述散热单元配置为散热转动球和供气泵，所述供气泵用于向所述散热转动球供气使得散热转动球转动。
优选的，所述光伏温度检测模块包括温度传感器组和控制器，所述温度传感器组与所述光伏板本体呈对应设置，所述控制器接收所述温度传感器组输出的各个温度检测信号，当检测到所述温度检测信号超过预设临界温度信号时，所述控制器控制第一储气罐、第二储气罐向第一气囊、第二气囊内充放气对所述散热转动球的位置进行调节；
其中，预先设置温度传感器组的监测时长段，并在监测时间段中选取检测时间戳，将选取检测时间戳按照温度检测的时间先后顺序进行排列；并基于检测时间戳处的温度检测信号对散热转动球的转动角度进行控制，具体的控制公式如下：
其中，ε1表示第一气囊中的气体量，ε2表示第二气囊341内的气体量，当/>则第一气囊中气体量大于第二气囊内的气体量，此时散热转动球朝向第一储气罐和/或第二气囊的方向倾斜，当/>则第一气囊中气体量小于第二气囊内的气体量，此时散热转动球朝向第二储气罐和/或第一气囊的方向倾斜，ε1＝控制器控制第一储气罐的出气速率*出气时间，ε2＝控制器控制第二储气罐的出气速率*出气时间，比值的大小决定散热转动球(30)的转动幅度。
优选的，所述散热转动球包括环座，且环座上固接多个弧形的环片，相邻的所述环片之间设置有进风口，所述环片的顶端通过圆形的平板连接。
优选的，所述承接座的顶壁贯穿开设有环形槽，所述环座转动安装在所述环形槽中，所述中杆的底部转动连接中轴的顶端，且中轴的底端固接在底杆的顶部。
优选的，所述散热转动球呈内部中空，所述安装座与承接座呈内部中空设置，所述安装座与承接座的外圈壁卡接在所述散热空间中，所述散热转动球处于光伏板本体平面外。
优选的，所述第一气囊和第二气囊的顶壁贯穿安装座上贯穿开设的顶槽，处于所述安装座上方的第一气囊和第二气囊接触连接承接座的底部，所述安装座的中部固定安装有底杆，所述承接座上固定安装有中杆，所述中杆与底杆之间通过中轴连接。
优选的，所述并网逆变器模块与所述光伏阵列模块电连接，用于将光伏阵列模块输出的直流电转换为微网系统母线的交流电。
优选的，还包括微网协调控制器，所述并网逆变器模块配置为光伏逆变器，所述微网协调控制器与所述光伏逆变器信号连接，用于接收所述光伏逆变器上传的数据，根据预先设定的微网控制策略进行逻辑判断，并对光伏逆变器发送功率控制指令，调节微网系统设备的发电功率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.由于光伏阵列模块的温度会对微网光伏并网系统的电能质量产生影响，通过光伏温度检测模块对光伏阵列模块的温度进行检测，当光伏阵列模块的温度过高后，借助光伏温度调节模块对光伏阵列模块进行降温，从而减少光伏阵列模块温度过高对电能质量的影响；
2.由于散热转动球处于光伏阵列本体的平面外，由于散热转动球上有多个环片，环片相互叠合且另个叠合处形成进风口，由于散热转动球、承接座、安装座内呈中空状态，进而将风引流至光伏板本体上，亦可以通过散热转动球将光伏板本体表面吸附的热量带走，进而能提升光伏板的产电效果；
3.借助温度传感器组对光伏板本体进行温度检测，当光伏板本体的温度过高后，通过散热转动球对光伏板本体进行降温，同时，若其中一个光伏板本体的温度超过预设临界温度时，借助第二储气罐向第一气囊中充气，控制左侧的第一储气罐将第二气囊内放气或第一储气罐向第二气囊中充气，控制右侧的第二储气罐将第一气囊放气，实现对散热散热转动球的角度调整，使得更多的气量输送至光伏板本体上，从而提高光伏板本体的散热速率，进而减少光伏板本体温度过高对微网光伏并网电能质量的影响。
附图说明
图1是本申请实施例主要体现高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置的模块框图。
图2是本申请实施例主要体现高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置的示意图。
图3是本申请实施例主要体现散热转动球安装结构的示意图。
图4是本申请实施例主要体现散热转动球位置调节的示意图。
图5是本申请实施例主要体现散热转动球位置调节的剖面示意图。
附图标记说明：1、并网逆变器模块；2、光伏阵列模块；20、光伏板本体；21、散热空间；3、光伏温度调节模块；30、散热转动球；301、环座；3011、环片；3111、进风口；32、承接座；321、中杆；322、环形槽；33、安装座；331、顶槽；332、底杆；3321、中轴；34、第一气囊；341、第二气囊；35、第一储气罐；351、第二储气罐；36、进气管；4、光伏温度检测模块；5、微网协调控制器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图1-5，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置。
参照图1，一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，包括并网逆变器模块1、光伏阵列模块2、光伏温度检测模块4、微网协调控制器5以及光伏温度调节模块3。光伏阵列模块2与并网逆变器模块1信号连接，光伏温度检测模块4用于检测光伏阵列模块2的温度并输出温度检测信号。光伏温度调节模块3与光伏温度检测模块4信号连接并接收温度检测信号对光伏阵列模块2的温度进行调节。
由于光伏阵列模块2的温度会对微网光伏并网系统的电能质量产生影响，通过光伏温度检测模块4对光伏阵列模块2的温度进行检测，当光伏阵列模块2的温度过高后，借助光伏温度调节模块3对光伏阵列模块2进行降温，从而减少光伏阵列模块2温度过高对电能质量的影响。
并网逆变器模块1配置为光伏逆变器，且光伏逆变器与光伏阵列模块2电连接，用于将光伏阵列模块2输出的直流电转换为微网系统母线的交流电。微网协调控制器5与光伏逆变器信号连接，用于接收光伏逆变器上传的数据，具体的可采用RS485或网络通信方式，根据预先设定的微网控制策略进行逻辑判断，并对光伏逆变器发送功率控制指令，调节微网系统设备的发电功率。
在本申请实施例中，参照图2，光伏阵列模块2由多个光伏板本体20连接组成，光伏板本体20之间的连接处开设有散热空间21。光伏温度调节模块3包括散热单元和位置调节单元，散热单元配置为对光伏板本体20表面进行散热，位置调节单元配置为调整散热单元的朝向。
参照图3，散热单元配置为散热转动球30和供气泵，散热转动球30处于光伏板本体20平面外。供气泵用于向散热转动球30供气使得散热转动球30转动。散热转动球30转动后将气体传输至光伏板本体20的表面，从而实现对光伏板本体20表面温度的调节。
参照图4，散热转动球30包括环座301，且环座301上固接多个弧形的环片3011，相邻的所述环片3011之间设置有进风口3111,所述环片3011的顶端通过圆形的平板连接。由于散热转动球30上有多个环片3011相互叠合且另个叠合处形成进风口3111，供气泵提供的风力进入进风口3111使得散热转动球30转动，散热转动球30转动后将产生的风力吹至光伏板本体20上进行散热。
参照图4和图5，安装座33上设置有承接座32，且散热转动球30安装在承接座32上。散热转动球30呈内部中空，安装座33与承接座32呈内部中空设置，安装座33与承接座32的外圈壁卡接在所述散热空间21中。承接座32的顶壁贯穿开设有环形槽322，环座301转动安装在环形槽322中，中杆321的底部转动连接中轴3321的顶端，且中轴3321的底端固接在底杆332的顶部。
实际使用中，由于不同光伏板本体20产生的热量不同，当其中一个光伏板本体20产生的热量过大时，需要对光伏板本体20降温的速率进行提高，故需要对散热转动球30的位置进行调节。在本申请实施例中，位置调节单元包括安装座33、第一储气罐35、第二储气罐351、第一气囊34以及第二气囊341。第一储气罐35、第二储气罐351和第一气囊34、第二气囊341设置在所述安装座33的两侧，且第一储气罐35和第二储气罐351与第一气囊34和第二气囊341分别通过进气管36连通。应当指出的是，为了提高散热转动球30调节范围的大小，可以适当增加位置调节单元实现，在此不再赘述。
具体的，光伏温度检测模块4包括温度传感器组和控制器，温度传感器组与光伏板本体20呈对应设置，具体的可以对光伏板本体20进行编号，温度传感器组检测并输出各个光伏板本体20的温度检测信号后由控制器接收，一个温度检测信号对应一个光伏板本体20。当检测到所述温度检测信号超过预设临界温度信号时，控制器控制第一储气罐35、第二储气罐351向第一气囊34、第二气囊341内充放气对所散热转动球30的位置进行调节。
第一气囊34和第二气囊341的顶壁贯穿安装座33上贯穿开设的顶槽331，处于所述安装座33上方的第一气囊34和第二气囊341接触连接承接座32的底部，所述安装座33的中部固定安装有底杆332，所述承接座32上固定安装有中杆321，所述中杆321与底杆332之间通过中轴3321连接。
具体的，实际使用中，其中，预先设置温度传感器组的监测时长段，并在监测时间段中选取检测时间戳，将选取检测时间戳按照温度检测的时间先后顺序进行排列；并基于检测时间戳处的温度检测信号对散热转动球(30)的转动角度进行控制，具体的控制公式如下：
其中，ε1表示第一气囊34中的气体量，ε2表示第二气囊341内的气体量，当/>则第一气囊34中气体量大于第二气囊341内的气体量，此时散热转动球(30)朝向第一储气罐35和/或第二气囊341的方向倾斜，当/>则第一气囊34中气体量小于第二气囊341内的气体量，此时散热转动球(30)朝向第二储气罐351和/或第一气囊34的方向倾斜，ε1＝控制器控制第一储气罐的出气速率*出气时间，ε2＝控制器控制第二储气罐的出气速率*出气时间，/>比值的大小决定散热转动球(30)的转动幅度。
当检测到光伏板本体20A的温度超过了预设临界温度信号，此时控制光伏板本体20A周围的位置调节单元工作，使得散热散热转动球输出的风力集中传输至光伏板本体20A上，从而实现光伏板本体20A的快速降温，减少光伏板本体20过热对电能质量产生的影响。
控制器控制右侧的第二储气罐351向第一气囊34中充气，控制左侧的第一储气罐35将第二气囊341内放气，使得散热转动球30向第一储气罐35的方向倾斜，使得更多风量输送至光伏板本体20A，这时由于承接座32中部的中杆321与安装座33中部的底杆332之间通过中轴3321连接，且中轴3321的一端与中杆321转动连接，通过第一气囊34、第二气囊341和中杆321的作用确保承接座32与散热转动球30的转动稳定性，提升进风效果的同时降低光伏板本体20A上的温度。
本申请实施例一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置的实施原理为：首先借助温度传感器组对光伏板本体20进行温度检测，当光伏板本体20的温度过高后，通过散热转动球30对光伏板本体20进行降温，同时，若其中一个光伏板本体20的温度超过预设临界温度时，借助第二储气罐351向第一气囊34中充气，控制左侧的第一储气罐35将第二气囊341内放气或第一储气罐35向第二气囊341中充气，控制右侧的第二储气罐351将第一气囊34放气，实现对散热散热转动球30的角度调整，使得更多的气量输送至光伏板本体20上，从而提高光伏板本体20的散热速率，进而减少光伏板本体20温度过高对微网光伏并网电能质量的影响。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于，包括光伏阵列模块(2)、并网逆变器模块(1)、光伏温度检测模块(4)以及光伏温度调节模块(3)；所述光伏阵列模块(2)与所述并网逆变器模块(1)信号连接，所述光伏温度检测模块(4)用于检测所述光伏阵列模块(2)的温度并输出温度检测信号；
所述光伏温度调节模块(3)与所述光伏温度检测模块(4)信号连接，并接收所述温度检测信号对所述光伏阵列模块(2)的温度进行调节；
所述光伏阵列模块(2)由多个光伏板本体(20)连接组成，所述光伏板本体(20)之间的连接处开设有散热空间(21)；
所述光伏温度调节模块(3)包括散热单元和位置调节单元，所述散热单元配置为对所述光伏板本体(20)表面进行散热，所述位置调节单元配置为调整所述散热单元的朝向；
所述位置调节单元包括安装座(33)、第一储气罐(35)、第二储气罐(351)、第一气囊(34)以及第二气囊(341)；所述第一储气罐(35)和所述第二气囊(341)设置在所述安装座(33)的一侧，所述第二储气罐(351)和第一气囊(34)设置在所述安装座(33)的另一侧，且所述第一储气罐(35)与第二气囊(341)通过进气管(36)连通，所述第二储气罐(351)与第一气囊(34)通过进气管(36)连通，所述安装座(33)上设置有承接座(32)，且所述散热单元设置在所述承接座(32)上。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于，所述散热单元配置为散热转动球(30)和供气泵，所述供气泵用于向所述散热转动球(30)供气使得散热转动球(30)转动。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于，所述光伏温度检测模块(4)包括温度传感器组和控制器，所述温度传感器组与所述光伏板本体(20)呈对应设置，所述控制器接收所述温度传感器组输出的各个温度检测信号，当检测到所述温度检测信号超过预设临界温度信号时，所述控制器控制第一储气罐(35)、第二储气罐(351)向第一气囊(34)、第二气囊(341)内充放气对所述散热转动球(30)的位置进行调节；
其中，预先设置温度传感器组的监测时长段，并在监测时间段中选取检测时间戳，将选取检测时间戳按照温度检测的时间先后顺序进行排列；并基于检测时间戳处的温度检测信号对散热转动球(30)的转动角度进行控制，具体的控制公式如下：
其中，ε1表示第一气囊(34)中的气体量，ε2表示第二气囊341内的气体量，当/>则第一气囊(34)中气体量大于第二气囊(341)内的气体量，此时散热转动球(30)朝向第一储气罐(35)和/或第二气囊(341)的方向倾斜，当/>则第一气囊(34)中气体量小于第二气囊(341)内的气体量，此时散热转动球(30)朝向第二储气罐(351)和/或第一气囊(34)的方向倾斜，ε1＝控制器控制第一储气罐的出气速率*出气时间，ε2＝控制器控制第二储气罐的出气速率*出气时间，/>比值的大小决定散热转动球(30)的转动幅度。
4.根据权利要求2所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于：所述散热转动球(30)包括环座(301)，且环座(301)上固接多个弧形的环片(3011)，相邻的所述环片(3011)之间设置有进风口(3111)，所述环片(3011)的顶端通过圆形的平板连接。
5.根据权利要求4所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于：所述第一气囊(34)和第二气囊(341)的顶壁贯穿安装座(33)上贯穿开设的顶槽(331)，处于所述安装座(33)上方的第一气囊(34)和第二气囊(341)接触连接承接座(32)的底部，所述安装座(33)的中部固定安装有底杆(332)，所述承接座(32)上固定安装有中杆(321)，所述中杆(321)与底杆(332)之间通过中轴(3321)连接。
6.根据权利要求5所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于：所述散热转动球(30)呈内部中空，所述安装座(33)与承接座(32)呈内部中空设置，所述安装座(33)与承接座(32)的外圈壁卡接在所述散热空间(21)中，所述散热转动球(30)处于光伏板本体(20)平面外。
7.根据权利要求6所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于：所述承接座(32)的顶壁贯穿开设有环形槽(322)，所述环座(301)转动安装在所述环形槽(322)中，所述中杆(321)的底部转动连接中轴(3321)的顶端，且中轴(3321)的底端固接在底杆(332)的顶部。
8.根据权利要求1所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于：所述并网逆变器模块(1)与所述光伏阵列模块(2)电连接，用于将光伏阵列模块(2)输出的直流电转换为微网系统母线的交流电。
9.根据权利要求1所述的一种高可靠性的微网光伏并网电能质量控制装置，其特征在于：还包括微网协调控制器(5)，所述并网逆变器模块(1)配置为光伏逆变器，所述微网协调控制器(5)与所述光伏逆变器信号连接，用于接收所述光伏逆变器上传的数据，根据预先设定的微网控制策略进行逻辑判断，并对光伏逆变器发送功率控制指令，调节微网系统设备的发电功率。
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