CN215871286U - 一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，包括光伏跟踪支架和控制器，光伏跟踪支架包括竖向支架和水平支架，竖向支架的上端固定有跟踪支架电机，跟踪支架电机的输出轴通过减速机与水平支架的一端连接，用于驱动水平支架转动；水平支架的另一端与竖杆通过轴承固定，水平支架上固定有多个光伏板，竖杆上设有小型风力发电机和风机控制器；控制器固定在水平支架上光伏组件背面的位置；控制器的机壳外部贴装有薄膜光伏组件，薄膜光伏组件、风机控制器和跟踪支架电机均与控制器电连接。利用本实用新型，一方面可以为跟踪支架的控制和发电量的预测提供依据；另一方面最大程度利用光伏发电和风力发电，实现全天候的发电供能。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏电站控制技术领域，尤其是涉及一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器。
背景技术
随着太阳能光伏发电的深入发展，太阳能跟踪器也应用也越来越普遍，同时对作为重要部件的太阳能跟踪控制器提出了越来越高的要求。太阳能光伏发电系统中的跟踪系统用于根据太阳运行轨迹跟踪太阳，并实时调整跟踪支架的角度使得安装在跟踪支架上的太阳能光伏发电组件能够始终正对着太阳光照方向，从而提高光伏发电组件接收的太阳辐照量，增加太阳能光伏发电系统的发电量。
如公开号为CN201256371Y的中国专利文献公开了一种分段步进智能跟踪光伏发电系统，包括安装在支撑杆上的若干组太阳能电池阵列，驱动太阳能电池阵列跟踪对准太阳的机械传动机构，控制机械传动机构的主控制器，所述太阳能电池阵列之间安装有可将采集到的光信号传送给主控制器的光敏电阻，且该光敏电阻分为对比组和采样组，可根据光照强度产生不同的电平信号组合，包括静止信号、转动信号和停止信号。该实用新型可以使太阳能电池阵列在确定的角度范围内跟踪太阳光照，但是其只是依据太阳位置进行追踪，并不能为机械传动机构的控制以及光伏电站发电量分析预测提供依据。
含风光储的分布式发电以其低成本、兼容性好、发电方式灵活、污染低等特性被大家青睐，除此之外，分布式电源与负荷直接连接，这样一来就可以避免大距离传输电能带来的电能消耗，使得电力系统更加可靠和灵活。因此，亟需设计一种多功能光伏跟踪支架控制器，用于为光伏板追踪太阳以及光伏电站发电量分析预测提供依据。
实用新型内容
本实用新型提供了一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，可以通过风光发电特性推算出该处的风速、风向及太阳能地面漫反射数据，为跟踪支架的控制和发电量的预测提供依据；同时，还可以为控制器的电源模块提供电能。
一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，包括光伏跟踪支架以及设置在光伏跟踪支架上的控制器；
所述的光伏跟踪支架包括竖向支架和水平支架，所述竖向支架的上端固定有跟踪支架电机，所述跟踪支架电机的输出轴通过减速机与水平支架的一端连接，用于驱动水平支架转动；所述水平支架的另一端与竖杆通过轴承固定，所述的水平支架上固定有多个光伏板，所述的竖杆上设有小型风力发电机以及与小型风力发电机连接的风机控制器；
所述的控制器固定在水平支架上光伏组件背面的位置；所述的控制器的机壳外部贴装有薄膜光伏组件，所述的薄膜光伏组件、风机控制器和跟踪支架电机均与控制器电连接。
本实用新型中，控制器一方面控制跟踪支架电机使光伏板始终正对着太阳光照方向，另一方面根据采集回的风、光发电数据，根据控制器内的太阳能辐照-光伏发电量、风速风向-风力发电量模型，计算出地面漫反射、风速、风向数据，从而为光伏电站发电量分析和预测提供依据。
进一步地，所述的控制器包括电源模块、双向变换器模块、控制模块和光伏逆变器；
所述的薄膜光伏组件与光伏逆变器的连接，光伏逆变器通过RS485通讯接口与控制模块连接；所述双向变换器模块的输出端接至控制模块、风机控制器和光伏组件逆变器，双向逆变器模块的输入端连接电源模块的充放电端。
进一步地，所述的风机控制器包括风机系统状态监测单元、发电状态监测单元和第一通讯接口，所述的风机系统状态监测单元和发电状态监测单元分别通过所述的通讯接口外接至所述的控制模块。
进一步地，所述光伏组件逆变器包括光伏系统状态监测单元、光伏发电状态监测单元和第二通讯接口，所述光伏系统状态监测单元和光伏充电状态监测单元分别通过所述的第二通讯接口外接至所述的控制模块。
进一步地，所述的双向变换器模块包括电池模块状态监测单元、电池充放电状态监测单元和第三通讯接口，所述电池模块状态监测单元和电池充放电状态监测单元分别通过所述的第三通讯接口外接至所述的控制模块。
进一步地，所述的光伏逆变器的型号为DC-LINK型，双向变换器模块的型号为PUGU系列，薄膜光伏组件的型号为SY006A001型。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型可以通过分析风力发电数据推测出该处风速和风向，为跟踪支架的控制提供依据。
(2)本实用新型可以根据薄膜光伏的可紧贴依附在物体表面特性，通过分析处理薄膜光伏组件发电数据推测出该点地面漫反射数据，为光伏发电量预测提供依据，降低了控制器成本。
(3)本实用新型通过控制模块控制光伏逆变器、风机控制器和储能双向变换器，最大程度利用光伏发电和风力发电，实现全天候的发电供能，既可保证供电系统的可靠性，又能减少系统造价。
附图说明
图1是本实用新型安装在光伏跟踪支架上的控制器结构图；
图2是本实用新型控制器机壳示意图；
图3是本实用新型控制器机壳内部示意图；
图4是本实用新型中风机模块的电气原理图；
图5是本实用新型中薄膜光伏组件的电气原理图；
图6是本实用新型控制器中储能模块的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1～3所示，一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，包括光伏跟踪支架以及设置在光伏跟踪支架上的控制器13。
光伏跟踪支架包括竖向支架17和水平支架14，竖向支架17的上端固定有跟踪支架电机15，跟踪支架电机15的输出轴通过减速机与水平支架14的一端连接，用于驱动水平支架15转动；水平支架15的另一端与竖杆18通过轴承固定，水平支架15上固定有多个光伏板16，竖杆18上设有小型风力发电机12以及与小型风力发电机12连接的风机控制器11。跟踪支架电机15可以驱动水平支架15的转动进而控制光伏板16的跟踪角度。
控制器13固定在水平支架14上光伏组件16背面的位置；控制器13的机壳外部贴装有薄膜光伏组件21，薄膜光伏组件21、风机控制器11和跟踪支架电机15均与控制器13电连接。
小型风力发电机12应安装在一定高度处，尽量避免风机阴影遮挡光伏板16。本实施例中，小型风力发电机12固定在竖杆18的顶端，风机控制器11固定在竖杆18的下部。
如图3所示，控制器13包括储能模块、控制模块33和光伏逆变器34；其中，储能模块包括电源模块31、双向变换器模块32。
薄膜光伏组件21与光伏逆变器34的连接，光伏逆变器34通过RS485通讯接口与控制模块33连接；双向变换器模块32的输出端接至控制模块33、风机控制器11和光伏组件逆变器34，双向逆变器模块32的输入端连接电源模块31的充放电端。
如图4所示，小型风力发电机12的输出端连接风机控制器11的输入端，风机控制器11的输出端连接至储能模块。风机控制器11包括风机系统状态监测单元41、风机发电状态监测单元42和第一通讯接口43，风机系统状态监测单元41和风机发电状态监测单元42分别通过第一通讯接口43外接至控制器的双向逆变器模块32。
本实施例中，小型风力发电机12为定制开发的功率为10W的小风机，小型风力发电机12的输出端连接风机控制器11的输入端，风机控制器11的输出端连接至储能模块；风机控制器11通过RS485通讯接口与控制模块33通信，控制模块33能够对风机控制器11发送的数据进行分析，得到小型风力发电机12的最大功率点，控制风机控制器11跟踪小型风力发电机12的最大功率点，最大程度利用风力发电。
如图5所示，薄膜光伏组件21接入光伏逆变器34；光伏逆变器34输出端连接至储能模块。光伏逆变器34包括光伏系统状态监测单元51、光伏发电状态监测单元52和第二通讯接口53，光伏系统状态监测单元51和光伏充电状态监测单元52分别通过第二通讯接口53外接至控制器的双向逆变器模块32。
本实施例中，薄膜光伏组件21型号为SY006A001，光伏逆变器34型号为DC-LINK。光伏逆变器34通过RS485通讯接口外接至控制器的双向逆变器模块32，控制模块33对薄膜光伏模块2输入的数据进行分析得到薄膜光伏组件21的最大功率点，控制光伏逆变器34跟踪光伏阵列的最大功率点，最大程度利用光伏发电。
如图6所示，储能模块包括电源模块31和双向变换器模块32，双向变换器模块32的输出端接至控制模块33、风机控制器11和光伏组件逆变器34，双向逆变器模块32的输入端连接电源模块31的充放电端。双向变换器模块32包括电池模块状态监测单元61、电池充放电状态监测单元62和第三通讯接口63，电池模块状态监测单元61和电池充放电状态监测单元62均通过第三通讯接口63外接至控制模块33、风机控制器11和光伏组件逆变器34。
本实施例中，电源模块31的储能单体电芯型号为UFX123335，双向逆变器模块32的型号为PUGU系列。双向逆变器模块32通过RS485通讯接口外接至控制模块33、风机控制器11和光伏组件逆变器34，实时监测电池模块运行状态，控制变换器开关。
控制器一方面控制跟踪支架电机15使光伏板16始终正对着太阳光照方向、风机控制器11和薄膜光伏组件逆变器34实现最大功率跟踪、双向变换器模块32充放电控制，另一方面根据采集回的风光发电数据，搭建太阳能辐照-光伏发电量、风速风向-风力发电量模型，计算出地面漫反射、风速、风向数据，实时观测气象数据，实现精准控制。
以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，其特征在于，包括光伏跟踪支架以及设置在光伏跟踪支架上的控制器(13)；
所述的光伏跟踪支架包括竖向支架(17)和水平支架(14)，所述竖向支架(17)的上端固定有跟踪支架电机(15)，所述跟踪支架电机(15)的输出轴通过减速机与水平支架(14)的一端连接，用于驱动水平支架(15)转动；所述水平支架(15)的另一端与竖杆(18)通过轴承固定，所述的水平支架(15)上固定有多个光伏板(16)，所述的竖杆(18)上安装有小型风力发电机(12)以及与小型风力发电机(12)连接的风机控制器(11)；
所述的控制器(13)固定在水平支架(14)上光伏组件(16)背面的位置；所述的控制器(13)的机壳外部贴装有薄膜光伏组件(21)，所述的薄膜光伏组件(21)、风机控制器(11)和跟踪支架电机(15)均与控制器(13)电连接。
2.根据权利要求1所述的含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，其特征在于，所述的控制器(13)包括电源模块(31)、双向变换器模块(32)、控制模块(33)和光伏逆变器(34)；
所述的薄膜光伏组件(21)与光伏逆变器(34)的连接，光伏逆变器(34)通过RS485通讯接口与控制模块(33)连接；所述双向变换器模块(32)的输出端接至控制模块(33)、风机控制器(11)和光伏组件逆变器(34)，双向逆变器模块(32)的输入端连接电源模块(31)的充放电端。
3.根据权利要求2所述的含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，其特征在于，所述的风机控制器(11)包括风机系统状态监测单元(41)、发电状态监测单元(42)和第一通讯接口(43)，所述的风机系统状态监测单元(41)和发电状态监测单元(42)分别通过所述的通讯接口(43)外接至所述的双向逆变器模块(32)。
4.根据权利要求2所述的含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，其特征在于，所述光伏组件逆变器(34)包括光伏系统状态监测单元(51)、光伏发电状态监测单元(52)和第二通讯接口(53)，所述光伏系统状态监测单元(51)和光伏充电状态监测单元(52)分别通过所述的第二通讯接口(53)外接至所述的双向逆变器模块(32)。
5.根据权利要求2所述的含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，其特征在于，所述的双向变换器模块(32)包括电池模块状态监测单元(61)、电池充放电状态监测单元(62)和第三通讯接口(63)，所述电池模块状态监测单元(61)和电池充放电状态监测单元(62)分别通过所述的第三通讯接口(63)外接至所述的控制模块(33)。
6.根据权利要求2所述的含风光储发电的多功能光伏跟踪支架控制器，其特征在于，所述的光伏逆变器(34)的型号为DC-LINK型，双向变换器模块(32)的型号为PUGU系列，薄膜光伏组件(21)的型号为SY006A001型。
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