CN209182690U - 一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，它包括光伏单元、与光伏单元并联的开关管、与光伏单元并联的电压传感器，还包括控制器，控制器可根据电压传感器检测到的光伏单元两端的电压值控制开关管的关断。本实用新型的目的是为了解决太阳能板电路中的一块光伏单元在被遮挡后，会极大的影响其它光伏单元的正常工作，严重影响发电效率以及太阳能板供电的稳定性，而且光伏板经常出现遮阴现象会导致光伏模块产生热斑效应缩短寿命的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于基建工程领域，具体涉及一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路。
背景技术
随着智能电网的不断建设，电网的规模也不断的扩大，为了提高输电线路抗外力破坏的能力，输电线路视频监控系统被大量应用。随着系统的推广，供电可靠性问题被广泛关注，用于供电的光伏板经常会因为安装位置及光照角度等问题被塔材遮挡，造成光伏板遮荫问题，严重影响了发电效率，影响供电可靠性。而且光伏板经常出现遮阴现象会导致光伏模块产生热斑效应缩短寿命。目前暂时无有效的应对措施。
因此，本专利提出一种新型的输电线路视频监控的太阳能板防遮阴电路及其控制，通过对太阳能板结构和电路设计，从而提高太阳能板的输出效率，减弱木桶效应，使输电视频装置能够正常的运行，从而有效的解决遮阴问题。该电路不仅结构简单，而且容易控制，成本低廉，具有广泛的应用前景。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决太阳能板电路中的一块光伏单元在被遮挡后，会极大的影响其它光伏单元的正常工作，严重影响发电效率以及太阳能板供电的稳定性，而且光伏板经常出现遮阴现象会导致光伏模块产生热斑效应缩短寿命的技术问题。
一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，它包括光伏单元、与光伏单元并联的开关管、与光伏单元并联的电压传感器，还包括控制器，控制器可根据电压传感器检测到的光伏单元两端的电压值控制开关管的关断。
上述开关管为IGBT管，控制器为IGBT管控制器，IGBT管控制器通过PWM控制电路与IGBT管连接可控制IGBT管的通断，所述电压传感器通过A/D转换器与控制器数据端连接。
包括由至少2个光伏单元串联形成的主路。
包括由至少2条主路并联形成的太阳能板电路。
上述主路包括与光伏单元串接的限流电抗器。
上述主路包括与光伏单元串接的限流电抗器以及智能电源模块，智能电源模块可以根据与正常电压值进行对比进行自我调整电压。
在使用时，采用以下步骤：
1)太阳能板在正常工作时，电压传感器对对应的光伏单元进行电压实时监控；
2)在太阳能板上某个光伏单元发生遮阴情况时，电压传感器检测到对应光伏单元的电压值与正常值存在偏差；
3)电压传感器在检测到电压偏差后给控制器发出指令信号，控制器通过PWM控制电路控制IGBT管通路，使得被遮阴的光伏单元因短路而被切除。
在遮阴情况消失恢复正常情况时，电压传感器通过电压偏差的比对并给控制器发出指令信号，控制器通过PWM控制电路控制IGBT管关断。
包括报警单元，在遮阴情况一定时间未消失的情况下，报警单元发出警报。
所述控制器为单片机，单片机的输入口与电压传感器的输出端连接，单片机的数据输出端通过PWM控制电路与IGBT管的信号输入端连接。
采用上述技术方案，能带来以下技术效果：
1)由于杆塔阴影导致输电线路视频监控设备的充电效率降低，通过这种措施可以提高充电效率，使设备能够正常稳定的运行，提高了设备的运行时间；
2)新型的光伏结构通过并联IGBT，其成本低廉，并且通过控制信号触发，可以自动完成遮阴模块切除，从而延长太阳能板的寿命；
3)在电路中加了一个智能电池装置，它可以根据与正常电压值进行对比进行自我调整电压，使得该路电压恢复到一个正常值，从而不会对并联的其他主路的电压造成影响，使得整个遮阴光伏板工作更加稳定；
4)通过控制信号对太阳能板模块单元进行控制，通过IGBT的导通和关断，可以实现遮阴模块到正常模块工作状态的转变，在一定程度上提高了整块光伏板电能的输出。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型中主路的电路图；
图2为本实用新型的电路图；
图3为本实用新型的控制流程图；
图4为本实用新型中门极控制信号图；
图5为本实用新型实施例中电流流通路径的示意图。
具体实施方式
一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，它包括光伏单元1、与光伏单元1并联的开关管2、与光伏单元1并联的电压传感器3，还包括控制器4，控制器4可根据电压传感器3检测到的光伏单元1两端的电压值控制开关管2的关断。
所述开关管2为IGBT管，控制器4为IGBT管控制器，IGBT管控制器通过PWM控制电路8与IGBT管连接可控制IGBT管的通断，所述电压传感器3通过A/D转换器7与控制器4数据端连接。
包括由至少2个光伏单元1串联形成的主路。
包括由至少2条主路并联形成的太阳能板电路。
所述主路包括与光伏单元1串接的限流电抗器5。
所述主路包括与光伏单元1串接的限流电抗器5以及智能电源模块6，智能电源模块6可以根据与正常电压值进行对比进行自我调整电压，从而不会对并联的其他主路的电压造成影响，使得整个遮阴光伏板工作更加稳定。
所述控制器4为单片机，单片机的输入口与电压传感器3的输出端连接，单片机的数据输出端通过PWM控制电路8与IGBT管的信号输入端连接。
在具体的实施例中，如图1和图2所示，是一个3X3的防遮阴光伏板模块结构设计图，其基本结构是由9块光伏单元1、9个IGBT管(型号GT40T301)、9个电压传感器、3个限流电抗器L、9个A/D转换器、9个STM32单片机、9个PWM控制电路和3个智能电池模块组成。
该3X3的防遮阴光伏板模块的连接方式如下：它是由三条主路并联而成，且每条主路又是由三块小的光伏单元、一个限流电抗器L和一个智能电池模块串联而成。每一块小的光伏单元旁边，都并联了一个由IGBT管和一个电压传感器。每个电压传感器都连接一个A/D转换器和一个STM32单片机，而每个IGBT管上都是由一个PWM控制电路控制。
当形成新型的光伏模块后，以一条主路为例，光伏板发生遮阴的时候：
①单体模块遮阴：模块1发生遮阴时，如图5(a)所示，此时，太阳能光伏板的连接方式是：S1→SM2→SM3模块依次相连；当模块2发生遮阴时，如图5(b)所示，此时，太阳能光伏板的连接方式是：SM1→S2→SM3模块依次相连；当模块5发生遮阴时，如图5(C)所示，此时，太阳能光伏板的连接方式是：SM1→S2→SM3模块依次相连；
②双模块遮阴：模块1和2发生遮阴时，如图5(d)所示，此时，太阳能光伏板的连接方式是：S1→S2→SM3模块依次相连；当模块1和3发生遮阴时，如图5(e)所示，此时，太阳能光伏板的连接方式是：S1→SM2→S3模块依次相连；当模块2和3发生遮阴时，如图5(f)所示，此时，太阳能光伏板的连接方式是：SM1→S2→S3模块依次相连。通过这种方式，可以有效的切除遮阴模块，提高输出效率，在一定程度上减弱木桶效应的影响，提高电能质量。
图3为门极控制信号流程图，电压采集模块(型号VSM025A)与A/D转换模块(型号ADC0809)相连，然后再与单片机(型号STM32)相连，通过SOC算法进行单体模块的电压比较，再通过STM32单片机生成触发信号从而控制PWM控制电路，切除遮阴的模块。完成控制信号的生成，实现新型光伏模块的控制，提高电能的输出。
图4为控制型号生成图，单片机产生的触发信号控制PWM控制电路，分别与S1、S2、S3门极相连，当发生遮阴时，能及时切除。
在使用时，采用以下步骤：
1)太阳能板在正常工作时，电压传感器3对对应的光伏单元1进行电压实时监控；
2)在太阳能板上某个光伏单元1发生遮阴情况时，电压传感器3检测到对应光伏单元1的电压值与正常值(以100W单晶硅为例为6V)存在偏差；
3)电压传感器3在检测到电压偏差后给控制器4发出指令信号，控制器4通过PWM控制电路控制IGBT管通路，使得被遮阴的光伏单元1因短路而被切除。
在遮阴情况消失恢复正常情况时，电压传感器3通过电压偏差的比对并给控制器4发出指令信号，控制器4通过PWM控制电路控制IGBT管关断。
包括报警单元，在遮阴情况一定时间未消失的情况下，报警单元发出警报，报警单元可采用无线远程报警器。
Claims (8)
1.一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：它包括光伏单元（1）、与光伏单元（1）并联的开关管（2）、与光伏单元（1）并联的电压传感器（3），还包括控制器（4），控制器（4）可根据电压传感器（3）检测到的光伏单元（1）两端的电压值控制开关管（2）的关断。
2.根据权利要求1所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：所述开关管（2）为IGBT管，控制器（4）为IGBT管控制器，IGBT管控制器通过PWM控制电路（8）与IGBT管连接可控制IGBT管的通断，所述电压传感器（3）通过A/D转换器（7）与控制器（4）数据端连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：包括由至少2个光伏单元（1）串联形成的主路。
4.根据权利要求3所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：包括由至少2条主路并联形成的太阳能板电路。
5.根据权利要求3所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：所述主路包括与光伏单元（1）串接的限流电抗器（5）。
6.根据权利要求3所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：所述主路包括与光伏单元（1）串接的限流电抗器（5）以及智能电源模块（6），智能电源模块（6）可以根据与正常电压值进行对比进行自我调整电压。
7.根据权利要求1所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：包括报警单元用于发出警报。
8.根据权利要求1或2或4或5或6或7所述的用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路，其特征在于：所述控制器（4）为单片机，单片机的输入口与电压传感器（3）的输出端连接，单片机的数据输出端通过PWM控制电路（8）与IGBT管的信号输入端连接。
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| CN201920091572.3U CN209182690U (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种用于输电线路监控的光伏板防遮阴电路 |
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