CN202210765U

CN202210765U - 风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统

Info

Publication number: CN202210765U
Application number: CN2011203395796U
Authority: CN
Inventors: 赵庚申; 赵耀; 程如歧; 郭天勇
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2021-09-13

Abstract

一种风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统。包括；风力发电、传感器、智能控制、太阳能组件清扫装置、蓄电池组和卸荷装置；风力发电和传感器分别连接智能控制，风力发电同时连接卸荷装置，智能控制再分别连接太阳能组件清扫装置、蓄电池组和卸荷装置。本实用新型利用风力发电和光伏发电的互补特性，根据驱动清洗装置的功率选用小型风力发电机并设计智能控制，独立控制清洗装置的电源和工作方式，根据清洗的需要和太阳电池的工作特点灵活设定清洗工作时间。保证了太阳电池组件的清洁，提高了太阳电池的发电效率，从而最大程度的利用新能源。

Description

风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统

技术领域

本实用新型为一种新型分布式电源中风光互补发电的太阳电池组件自动清扫装置智能控制系统，主要应用于独立和并网太阳能光伏发电系统，本发明属新能源及自动控制领域。

背景技术

新能源中太阳能和风能分布广泛，具有取之不尽、用之不竭的优点而且不会对环境造成污染，可与常规电力构架匹配等特点已经成为各国政府可持续发展新型能源的首选。在新能源中太阳能光伏发电的优势明显，但由于太阳电池自身的发电效率及外界环境的影响使最终的电能输出功率受到影响，其中太阳电池组件由于长期在自然环境下工作，其电池表面积累的灰尘和油污会使太阳电池的发电效率大打折扣。对此问题相关科研人员已经进行了研究，并设计了不同种类的太阳电池组件清洗装置，我们也已经发表了专利“太阳电池组件表面自动清扫装置”，专利号【ZL200620151329.9】。但清洗装置由于采用电机驱动，自身消耗功率较大，而且清洗装置只能在太阳电池不发电时进行清洗，如夜间或阴雨天。另外，太阳电池发电功率受环境因素影响较大，功率输出不稳定不能直接给直流电机供电，因此对于不可调度光伏并网发电系统需单独配备蓄电池组，太阳电池方阵必须分出一定功率的组件负责给蓄电池充电，如此，势必增加了系统的成本同时减少了系统电能输出，降低了发电效率。而独立的小型光伏发电系统由于本身发电功率较小，太阳电池和蓄电池除了向负载供电外基本无力承担清洗装置的电源供给。由于以上原因太阳电池组件清扫装置至今并未应用到太阳能光伏发电系统中。本实用新型根据清扫装置电机的功率在只增加了小型风力发电机的基础上设计了风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统。

本实用新型提供的风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统包括；风力发电、传感器、智能控制、太阳能组件清扫装置、蓄电池组和卸荷装置；

智能控制分别连接风力发电、传感器，太阳能组件清扫装置、蓄电池组和卸荷装置。风力发电同时连接卸荷装置。

所述的风力发电由相互连接的风力发电机和不可控整流器组成；所述的智能控制由相互连接的单片机和充电控制电路组成；所述的太阳能组件清扫装置由相互连接的直流电机和清扫装置组成；所述的卸荷装置由相互连接的智能开关和卸荷电阻组成；所述的传感器包括与光伏单片机连接的光敏传感器、与蓄电池组正极连接的电压传感器和与风力发电连接的电流传感器。

本实用新型的工作过程

风力发电首先将频率变化的交流电通过不可控整流为直流电，然后再通过智能控制中的充电控制电路向蓄电池充电。同时由智能控制发出控制指令控制太阳能组件清扫装置中的直流电机按照设定的程序工作。（光敏）传感器发出的信号传送给智能控制，智能控制的定时单元和传感器的信号经智能控制的分析、比较后输出控制信号控制清扫装置在太阳电池组件不工作时（如夜间和阴雨天）进行清扫，在保证清扫效果的同时使太阳电池有最大的功率输出。

卸荷装置在风力发电系统的整流输出侧起卸荷作用，当风速过高时，保护后端电路及风力发电系统的安全。

本实用新型设计的风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统利用风力发电和光伏发电的互补特性，根据驱动清洗装置的功率选用小型风力发电机并设计智能控制系统，独立控制清洗装置的电源和工作方式，根据清洗的需要和太阳电池的工作特点灵活设定清洗工作时间。保证了太阳电池组件的清洁，提高了太阳电池的发电效率，从而最大程度的利用新能源。

本实用新型的有益效果：

1、风力发电是先将频率变化的交流电通过不可控整流为直流电，然后经智能控制和电压传感器向蓄电池充电，同时控制太阳能组件清扫装置的直流电机按照设定的程序工作。

2、智能控制的定时单元和光敏传感器的控制信号经单片机的分析、比较后输出控制信号控制清扫装置在太阳电池组件不工作时（如夜间和阴雨天）进行清扫，在保证清扫效果的同时使太阳电池有最大的功率输出。

3、本系统通过实时检测风力发电的输出电流，通过单片机控制风力发电系统的最大功率输出，电路中设计的智能控制开关在风力发电的整流输出侧起卸荷作用，当风速过高时，保护后端电路及风力机的安全。

4、通过调整PWM脉冲的占空比改变IGBT管的导通和截止时间实现智能充电控制，使蓄电池始终处于稳定的最佳充电状态。

5、该控制系统采用单片机控制，电路结构简单，控制精确，自动化程度高。

附图说明

图1是总体结构图。

图2是原理框图。

图3 是电路原理图。

图4 是单片机控制原理图。

图中，1风力发电，11风力发电机，12不可控整流器；2传感器，21光敏传感器，22电流传感器，23电压传感器；3智能控制，31单片机，32充电控制电路；4太阳能组件清扫装置，41直流电机，42清扫装置；5蓄电池组，6卸荷装置，61智能开关，62卸荷电阻。

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，该控制系统由风力发电1、传感器2、智能控制3、太阳能组件清扫装置4、蓄电池组5、卸荷装置6等组成。智能控制分别连接风力发电、传感器、太阳能组件清扫装置、蓄电池组和风力卸荷装置，风力发电同时连接卸荷装置。

图2为原理框图、图3是电路原理图、图4是单片机控制原理图。

如图2所示，所述的风力发电1由相互连接的风力发电机11和不可控整流器12组成；所述的智能控制2由相互连接的单片机31和充电控制电路32组成；所述的太阳能组件清扫装置4由相互连接的直流电机41和清扫装置42组成；所述的卸荷装置6由相互连接的智能开关61和卸荷电阻62组成；所述的传感器包括与光伏单片机连接的光敏传感器21、与蓄电池组正极连接的电压传感器23和与风力发电连接的电流传感器22。

本实用新型具体电路原理图如图3所示，电路连接及控制原理如下：

本实用新型设计的单片机31根据电压传感器 Vcg 、光敏传感器 Gcg 和电流传感器 Icg 的电信号通过分析计算后电控制控制蓄电池充电和清洗装置及智能开关S的工作状态。

实施方式为风力发电1将频率变化的交流电通过不可控整流器12变为直流电，通过电压传感器23（ Vcg ）将蓄电池组的电压信号传送给单片机31，产生控制充电控制电路32中的开关管 Q 的 PWM 脉宽调制信号向蓄电池组充电（见图3）。光敏传感器21 ( Gcg )发出的光照信号传送给单片机31，单片机内部的定时单元和光敏传感器的信号经分析、比较后输出控制信号，控制清扫装置42在太阳电池组件不工作时（如夜间和阴雨天）进行清扫，在保证清扫效果的同时使太阳电池有最大的功率输出。

本实用新型设计的智能开关S在风力发电系统的整流输出侧起卸荷作用，当风速过高时，若风力发电机变桨距控制不能及时有效的降低系统功率输出，单片机根据电流传感器 Icg 检测信号发送控制命令，将智能开关S的输出端口连接到3端，即接通卸荷电阻R，从而保护后端电路元器件以及风力机的安全。同时控制太阳能组件清扫装置的直流电机41按照设定的程序工作。

本实用新型设计的风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统利用风力发电和光伏发电的互补特性，独立控制清洗装置的电源和工作方式，根据清洗的需要和太阳电池的工作特点灵活设定清洗工作时间，保证了太阳电池组件的日常清洁，提高了太阳电池的发电效率，从而最大程度的利用新能源。

Claims

1.一种风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统，其特征在于该系统包括；风力发电、传感器、智能控制、太阳能组件清扫装置、蓄电池组和卸荷装置；

智能控制分别连接风力发电、传感器、太阳能组件清扫装置、蓄电池组和卸荷装置，风力发电同时连接卸荷装置。

2.根据权利要求1所述的风光互补型光伏组件清扫装置智能控制系统，其特征在于所述的风力发电由相互连接的风力发电机和不可控整流器组成；所述的智能控制由相互连接的单片机和充电控制电路组成；所述的太阳能组件清扫装置由相互连接的直流电机和清扫装置组成；所述的卸荷装置由相互连接的智能开关和卸荷电阻组成；所述的传感器包括与光伏单片机连接的光敏传感器、与蓄电池组正极连接的电压传感器和与风力发电连接的电流传感器。