CN205068052U - 一种太阳能光伏发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种太阳能光伏发电装置，包括上位机监控系统、控制单元、执行单元和检测单元，控制单元包括模拟量输入模块、中央处理器、模拟量输出模块、PWM占空控制器，中央处理器采用型号为C8051310的单片机，执行单元包括光伏PV阵列模块、DC/DC模块和负载，检测单元包括信号采样模块，上位机监控系统与中央处理器相连，光伏PV阵列模块、信号采样模块、模拟量输入模块、中央处理器、模拟量输出模块、PWM占空控制器、DC/DC模块和负载依次相连。本实用新型太阳能光伏发电装置具有较佳的适应性、鲁棒性和容错性的，特别适用非线性、时变和模型不完全确定的光伏发电系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能技术领域，具体讲是一种太阳能光伏发电装置。
背景技术
太阳能作为一种洁净的可再生能源得到了持续的发展和利用，光伏发电作为利用太阳能的主要方式之一受到了越来越多的关注。光伏电池的输出特性受外界环境影响大，电池表而温度和日照强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化，另外光伏电池的转换效率很低，因此有必要采用最大功率跟踪MPPT(MaximumPowerPointTracking)控制来提高光伏系统的效率。
目前，常用的最大功率点跟踪方法有固定电压法、电导增量法、扰动观察法和模糊控制法等。相较而言，固定电压法的应用最为简单，但仅限于光照和温度变化范围较小的场合；电导增量法相对复杂，且对硬件要求较高，尤其难于选取合理的步长，易产生较大误差。扰动观察法作为MPPT常用的经典方法之一，其自身抗干扰能力较差，使得系统始终在最大功率点附近波动，无法趋于稳定。而对传统PID控制而言，光伏系统是一个非线性系统，很难用精确的模型描述，控制效果不佳。单纯模糊控制技术被广泛应用于光伏系统的MPPT控制，但模糊控制不能有效消除静差和振荡，控制精度也受到影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有较佳的适应性、鲁棒性和容错性的太阳能光伏发电装置，特别适用非线性、时变和模型不完全确定的光伏发电系统。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种太阳能光伏发电装置，包括上位机监控系统、控制单元、执行单元和检测单元，控制单元包括模拟量输入模块、中央处理器、模拟量输出模块、PWM占空控制器，中央处理器采用型号为C8051310的单片机，执行单元包括光伏PV阵列模块、DC/DC模块和负载，检测单元包括信号采样模块，上位机监控系统与中央处理器相连，光伏PV阵列模块、信号采样模块、模拟量输入模块、中央处理器、模拟量输出模块、PWM占空控制器、DC/DC模块和负载依次相连。
进一步地，所述上位机监控系统通过RS232通信方式与中央处理器相连。
采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：本实用新型太阳能光伏发电装置具有较佳的适应性、鲁棒性和容错性，特别适用非线性、时变和模型不完全确定的光伏发电系统。同时，降低了系统的开发成本，扩大了应用范围。
附图说明
图1是本实用新型太阳能光伏发电装置的结构框图。
图2是模拟量输入模块的电路图。
图3是模拟量输出模块的电路图。
图4是信号采样模块的电路图。
图中所示：1、上位机监控系统2、控制单元21、中央处理器22、模拟量输入模块23、模拟量输出模块24、PWM占空控制器3、执行单元31、光伏PV阵列模块32、DC/DC模块33、负载4、检测单元41、信号采样模块。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细阐述。
如图1所示：一种太阳能光伏发电装置，包括上位机监控系统1、控制单元2、执行单元3和检测单元4。控制单元2包括模拟量输入模块22、中央处理器21、模拟量输出模块23、PWM占空控制器24。中央处理器21采用型号为C8051310的单片机。PWM占空控制器24采用型号为AT89C51的单片机。执行单元3包括光伏PV阵列模块31、DC/DC模块32和负载33。检测单元4包括信号采样模块41。上位机监控系统1与中央处理器21相连，光伏PV阵列模块31、信号采样模块41、模拟量输入模块22、中央处理器21、模拟量输出模块23、PWM占空控制器24、DC/DC模块32和负载33依次相连。
中央处理器21型号为C8051310的单片机，其自带e、ec处理功能、模糊化功能、模糊推理功能以及PID控制功能。上位机监控系统1通过RS232通信方式与中央处理器21相连。上位机监控系统1用于实时监控太阳能光伏发电线路相关输入输出如电压、电流等相关参数，当线路出现异常，实施报警。
本实用新型太阳能光伏发电装置的工作原理如下：
控制单元2通过模拟量输入模块22接收光伏PV阵列模块31线路电流和电压信号，将其转换为功率信号，通过中央处理器21的核心组成为模糊控制器，利用模糊控制算法和模糊控制规则对信息进行处理，经模糊推理决策控制量，进行模糊自适应PID算法控制，模糊控制量经过解模糊化转换为精确控制量，将解模糊后的精确控制信号输出，接着计算e、ec值，进行数据模糊化处理，并按照相关模糊规则进行推理和反模糊化，然后输出PID寻优值到模拟量输出模块23，对PWM占空控制器24进行控制，PWM占空控制器24最后控制DC/DC模块32开关管导通时刻，控制DC/DC模块32电压和功率输出，依此循环进行，有效保证系统最大功率追踪，具有可控性、准确性和及时有效性优点。
本实用新型太阳能光伏发电装置，改变传统的太阳能PID控制方式，采用模糊自适应PID控制技术，中央处理器21可自动进行PID参数的自动寻优工作，具有超调量小，调整时间短，响应快，过渡过程平稳、运行稳定、输出控制精度高等优点。
本实用新型的主要改进点为采用特定元器件组合而成的各个模块，以及各个模块的组合关系，在使用过程中参与的软件和通信协议部分为现有技术，并不属于本实用新型的改进点。此外，附图中，图2是模拟量输入模块的电路图，图3是模拟量输出模块的电路图，图4是信号采样模块的电路图。
本实用新型太阳能光伏发电装置大大提高了控制系统的智能化的程度，具有编程方式灵活，限制条件少，模糊变量和模糊控制规则不受系统硬件限制等特点，具有较佳的适应性、鲁棒性和容错性，特别适用非线性、时变和模型不完全确定的光伏发电系统。同时，降低了系统的开发成本，扩大了应用范围。
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。
Claims (2)
1.一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：包括上位机监控系统、控制单元、执行单元和检测单元，控制单元包括模拟量输入模块、中央处理器、模拟量输出模块、PWM占空控制器，中央处理器采用型号为C8051310的单片机，执行单元包括光伏PV阵列模块、DC/DC模块和负载，检测单元包括信号采样模块，上位机监控系统与中央处理器相连，光伏PV阵列模块、信号采样模块、模拟量输入模块、中央处理器、模拟量输出模块、PWM占空控制器、DC/DC模块和负载依次相连。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：所述上位机监控系统通过RS232通信方式与中央处理器相连。
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| CN109949672A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-06-28 | 南昌航空大学 | 光伏阵列模拟器教学实验装置 |
| CN111884585A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-03 | 深圳库博能源科技有限公司 | 一种光伏发电智能储能系统 |
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