CN219268724U - 一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏跟踪控制器技术领域，具体为一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，用同一种光伏跟踪控制器与相应的外围模块进行简单组合即可适应多种光伏电站的供电工况，解决不同供电工况控制器种类繁多、结构复杂、标准化程度低、成套周期长等问题。将光伏跟踪控制器的核心控制功能集成为控制板，将光伏跟踪控制器的储能部件集成为通用的储能板，控制板分别与外部交流电源、独立光伏电池板和光伏组串连接输入，并输出至光伏跟踪控制器内进行供电，使得光伏跟踪控制器可根据在不同环境下通过不同供电方式进行供电，提高了供电效率，无需受制于环境条件，在不同应用场景下通过标准模块的组合，适应不同光伏电站的供电环境。

Description

一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统

技术领域

本实用新型涉及光伏跟踪控制器技术领域，具体为一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统。

背景技术

在太阳能发电系统中，光伏跟踪控制器用于控制光伏支架跟随太阳运动，使跟踪式光伏支架上的光伏电池板始终正对太阳，获取最大的发电效益。为了驱动跟踪支架的电机旋转，光伏跟踪控制器需要外部电源为其供电。因而如何高费效比的获取外部电源，成为影响跟踪式光伏电站建造成本的重要问题。

在不同结构的跟踪式光伏电站，其光伏跟踪控制器的最佳供电方式差异较大，例如，当光伏电站采用组串式逆变器时，分散的组串式逆变器在光伏支架附近就将高压直流电转换为交流电，再通过交流汇流将电能输送到光伏子阵的升压变压器。此时跟踪支架附近有交流电，而交流电变压方便且输送距离较短，因此采用外部交流供电是费效比最高的供电方式。

当光伏电站采用集中式逆变器时，整个电站采用高压直流汇流方式将电能输送到子阵的集中式逆变器，再将电能统一逆变后升压。此时箱变输出的交流电源与跟踪支架控制器距离遥远，再采用电缆向各个跟踪控制器配电的工程造价较高，因此在集中逆变的情况下跟踪控制器的就地自供电是费效比较高的供电方式。

所谓跟踪控制器的就地自供电又分为两种重要的形式，其一是小型光伏电池板自供电，这种方式需要在每个跟踪支架上安装独立的小型光伏电池板，由独立的小型光伏电池板为跟踪支架控制器供电。但是小型光伏电池板自供电方式要额外为独立的小型光伏电池板设计安装位置，且小型独立电池板的供电稳定性受天气因素影响大，因此其使用条件受限。

在不适宜采用小型光伏电池板自供电的情况下，需要采用第二种就地自供电方法，即高压组串自供电方式，这种供电方式需要采用特殊的高压DC/DC从高达一千伏以上的高压电池组串，为跟踪控制器变换出低压直流电源。高压组串自供电的稳定性优于小型光伏电池板自供电，但是由于高压组串自供电系统中高压DC/DC的成本影响，其造价高于小型光伏电池板自供电系统。

上述的自供电系统与集中供电系统相比，为了提高光伏跟踪支架的运动可靠性，自供电系统通常还配备有后备电池。

现有的光伏跟踪控制器将所有的功能设计为一个整体，由于存在各种不同形式的光伏电站结构和与之相关的供电及储能方案，导致现有光伏跟踪控制器存在针对各种不同供电结构的特殊型号，这给光伏跟踪控制器的标准化设计和批量生产带来了困难，提高了跟踪器的制造成本。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种光伏跟踪控制器的模块化系统，以解决不同供电工况控制器种类繁多、结构复杂、标准化程度低、成套周期长等问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，包括光伏跟踪控制器、控制板、储能板、高压电源模块和低压电源模块；所述控制板内设有储能供电口、直接供电口和储能板连接口；所述储能板的接收端连接至储能板连接口；所述高压电源模块的输出端连接至储能供电口，储能供电口的输出端连接至储能板连接口；所述低压电源模块的输出端连接至直接供电口；所述控制板的输出端连接至光伏跟踪控制器。

优选的，储能供电口连接至独立光伏电池板，所述独立光伏电池板依次经储能供电口和储能板连接口与储能板形成储能线路。

进一步的，独立光伏电池板的供电接口依次经储能供电口和储能板连接口连接至光伏跟踪控制器形成供电线路。

优选的，高压电源模块的输入端连接光伏组串，所述光伏组串依次经高压电源模块、储能供电口和储能板连接口与储能板形成储能线路。

进一步的，光伏组串的供电接口依次经高压电源模块、储能供电口和储能板连接口连接至光伏跟踪控制器形成供电线路。

优选的，低压电源模块的输入端连接至外部交流电源，所述外部交流电源的供电接口依次经低压电源模块和直接供电口连接至光伏跟踪控制器形成供电线路。

优选的，高压电源模块内设有高压调理电路，所述高压调理电路的输入端连接外部电源，高压调理电路的输出端连接至储能供电口。

优选的，储能板内设有MPPT最大功率点跟踪电路，所述MPPT最大功率点跟踪电路的电流接收端与储能板连接口连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供了一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，用同一种光伏跟踪控制器与相应的外围模块进行简单组合即可适应多种光伏电站的供电工况解决不同供电工况控制器种类繁多、结构复杂、标准化程度低、成套周期长等问题。将光伏跟踪控制器的核心控制功能集成为控制板，将光伏跟踪控制器的储能部件集成为通用的储能板，控制板分别与外部交流电源、独立光伏电池板和光伏组串连接输入，并输出至光伏跟踪控制器内进行供电，使得光伏跟踪控制器可根据在不同环境下通过不同供电方式进行供电，提高了供电效率，无需受制于环境条件，在不同应用场景下通过标准模块的组合，适应光伏跟踪控制器的供电环境。从而在大规模光伏电站建设中快速高效的提供电站需要的光伏跟踪控制器。

进一步的，控制板内设有储能供电口、直接供电口和储能板连接口，控制板通过储能供电口、直接供电口和储能板连接口分别与外部交流电源、独立光伏电池板和光伏组串进行连接，便于通过不同的供电方式对光伏跟踪控制器进行供电，储能板与控制板连接，实现了对储能作用。

附图说明

图1为本实用新型中光伏跟踪控制器的模块化供电系统的结构示意图；

图2为本实用新型中外部交流电源供电示意图；

图3为本实用新型中独立光伏电池板供电示意图；

图4为本实用新型中光伏组串供电示意图；

图5为本实用新型中高压DC/DC及其输出调理电路结构示意图；

图6为本实用新型中MPPT最大功率点跟踪电路结构示意图；

图7为实施例中供电技术示意图。

图中：1-光伏跟踪控制器；2-外部交流电源；3-独立光伏电池板；4-光伏组串；110-控制板；120-储能板；130-高压电源模块；140-低压电源模块；111-储能供电口；112-直接供电口；113-储能板连接接口；121-MPPT最大功率点跟踪电路；131-输出调理电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

本实用新型的目的在于提供一种光伏跟踪控制器的模块化系统，以解决不同供电工况控制器种类繁多、结构复杂、标准化程度低、成套周期长等问题。

本实用新型中所提供的光伏跟踪控制器的模块化供电装置如图1、图2、图3和图4所示，主要针对因光伏电站供电方式多样化导致的光伏跟踪控制器种类较多不便于生产的问题，将光伏跟踪控制器的核心控制功能集成为“控制板”，将光伏跟踪控制器的储能部件集成为通用的“储能板”，通过设计具有标准化接口的“高压电源模块”和“低压电源模块”实现供电系统的标准化，在不同的供电条件下通过组合上述四种相互独立的功能模块实现定制化的光伏跟踪控制器。

具体的，根据图1所示，该光伏跟踪控制器的模块化供电系统，包括光伏跟踪控制器1、控制板110、储能板120、高压电源模块130和低压电源模块140；所述控制板110内设有储能供电口111、直接供电口112和储能板连接口113；所述储能板120的接收端连接至储能板连接口113；所述高压电源模块130的输出端连接至储能供电口111，储能供电口111的输出端连接至储能板连接口113；所述低压电源模块140的输出端连接至直接供电口112；所述控制板110的输出端连接至光伏跟踪控制器1。

具体的，根据图3所示，储能供电口111连接至独立光伏电池板3，所述独立光伏电池板3依次经储能供电口111和储能板连接口113与储能板120形成储能线路。

其中，独立光伏电池板3依次经储能供电口111和储能板连接口113连接至光伏跟踪控制器1形成供电线路。

具体的，根据图4所示，高压电源模块130的输入端连接光伏组串4，所述光伏组串4依次经高压电源模块130、储能供电口111和储能板连接口113与储能板120形成储能线路。

其中，光伏组串4的供电接口依次经高压电源模块130、储能供电口111和储能板连接口113连接至光伏跟踪控制器1形成供电线路。

具体的，根据图2所示，低压电源模块140的输入端连接至外部交流电源2，所述外部交流电源2依次经低压电源模块140和直接供电口112连接至光伏跟踪控制器1形成供电线路。

具体的，如图3所示，独立光伏板3的供电接口通过储能供电口111及储能板连接口113连接到储能板120，储能板120内设有MPPT最大功率点跟踪电路121，最大功率点跟踪电路121原理简图如图6所示，该电路通过主芯片U3及外围电路可实现最大功率点追踪、充电保护等功能，所述储能板120的供电接口再与储能板连接口113连接，实现对控制器的供电。

具体的，如图4所示，高压电源模块130内设有高压调理电路131，高压调理电路131原理简图如图5所示，所述高压调理电路131的输入端solar energy连接光伏组串的供电接口，经过DCDC芯片U38以及由电容、电感等器件组成的buck电路降压后，输出端连接至储能供电口111，实现对控制器的供电。

本实用新型所提供的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，在使用时，输入方式分为三种方式：(1)是外部大功率直流24V供电箱接线；(2)是小光伏电池板接线；(3)是高压组串自供电接线。

当供电方式选择外部大功率24V供电时，通过外部交流电源2经低压电源模块140输入至控制板110的直接供电口112，再由控制板110输入至光伏跟踪控制器1内进行供电；通过将高压使用逆变器得到交流220V电源，然后使用功率为600W的大型集中供电，将所有使用外部大功率直流24V供电箱的光伏跟踪控制器并连入集中供电直流24V电压。在光伏跟踪控制器这侧则是使用单独的电源输入接入经过逆变器得到的24V直流电压，然后将电压接入电压处理电路。这种供电方式将高压通过逆变器变为交流220V。该种供电方式由于使用组网高压电进行供电不存在需要使用电池供电的情况，不需要考虑电压不足情况，但由于该种方式需要使用电缆送电，而远距离时电缆成本过高，所以适宜用于距离高压组网附近的设备。

当供电方式是小光伏电池板接线，通过独立光伏电池板3连接控制板110的储能供电口111以及储能板连接口113内，并通过储能板120进行调压和储能，使用了小型光伏电池板获取24V电压以供光伏跟踪控制器能够正常工作，但当多云天气时由于光照辐度不够所以在光伏跟踪控制器的背部装有一块锂电池，以供在多云等天气光照辐度不足时光伏跟踪控制器可以正常工作。该种供电方式优点在于在远离高压组网地区如戈壁滩等由于铺设线缆成本过高，采用该种供电方式可以大幅度降低成本，同时解决了光伏跟踪控制器供电问题。

当供电方式是高压组串自供电，通过光伏组串4经高压电源模块130连接至连接控制板110的储能供电口111以及储能板连接口113内，并通过储能板120进行调压和储能，电压取自自身这一组光伏电池板，与送往逆变器的电压并联得到电压。由于受到光照辐度影响收入电压在200-1500V之间，使用稳压以及降压电路使得稳定输出电压为24V，然后将得到的24V电压供给后续电压处理电路。同样由于光照辐度影响在使用该种供电方式时需要在光伏跟踪控制板背部安装一锂电池，当输入稳定24V时对其进行充电，当光照条件不够时，由锂电池为光伏跟踪控制器进行供电。这种供电方式不仅不需要铺设电缆获取高压电为光伏组件控制器供电，且不需要外接一小型电池板单独工作为光伏跟踪控制器供电。

对于以上三种供电方式，接入如图6所示的MPPT最大功率点跟踪电路之中，该电路的主要功能是对不同输入电压使用高效、高压降压型芯片对于输入的电压经过处理之后得到18V电压以供后续模块使用。

实施例

选择使用供电方式是小光伏电池板接线，使用了小型光伏电池板获取24V电压以供光伏跟踪控制器能够正常工作，但当多云天气时由于光照辐度不够所以在光伏跟踪控制器的背部装有储能板，以供在多云等天气光照辐度不足时光伏跟踪控制器可以正常工作。该种供电方式优点在于在远离高压组网地区如戈壁滩等由于铺设线缆成本过高，采用该种供电方式可以大幅度降低成本，同时解决了光伏跟踪控制器供电问题。

本实例中供电技术如图7所示，即采用现场光伏电池板自供电方式，为了解决电源的不稳定问题，光伏跟踪控制器1配备有储能板120。此时外部不稳定的电源连接至控制板110的储能供电口111，并由控制板110通过储能板连接接口112将外部电能转至储能板120存储。

该光伏控制跟踪器选择使用小光伏电池板对其进行供电，储能板作为多云等天气的能源供应。如图可以看出该方案不必改变主控电路，只需要将电源输入改变即可实现小光伏电池板对光伏控制器进行供电。

综上所述，本实用新型提供了一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，对不同输入电压使用高效、高压降压型芯片对于输入的电压经过处理之后得到标准电压以供后续模块使用。该技术适用于不同输入情况下的光伏控制器输入电压统一。在应对不同的环境下，光伏跟踪控制器的不同供电方式都可以对其进行供电。不必受制于环境条件，无论何种供电方式都可以使得光伏跟踪控制器的电压得到满足。因此可以在不同的环境条件下使用同一光伏跟踪控制器，使得不必在不同场景使用不同的光伏跟踪控制器。简化了光伏跟踪控制器流程，使得大规模生产光伏跟踪控制器成为可能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，包括光伏跟踪控制器(1)、控制板(110)、储能板(120)、高压电源模块(130)和低压电源模块(140)；所述控制板(110)内设有储能供电口(111)、直接供电口(112)和储能板连接口(113)；所述储能板(120)的接收端连接至储能板连接口(113)；所述高压电源模块(130)的输出端连接至储能供电口(111)，储能供电口(111)的输出端连接至储能板连接口(113)；所述低压电源模块(140)的输出端连接至直接供电口(112)；所述控制板(110)的输出端连接至光伏跟踪控制器(1)。

2.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述储能供电口(111)连接至独立光伏电池板(3)，所述独立光伏电池板(3)依次经储能供电口(111)和储能板连接口(113)与储能板(120)形成储能线路。

3.根据权利要求2所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述独立光伏电池板(3)的供电接口依次经储能供电口(111)和储能板连接口(113)连接至光伏跟踪控制器(1)形成供电线路。

4.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述高压电源模块(130)的输入端连接光伏组串(4)，所述光伏组串(4)依次经高压电源模块(130)、储能供电口(111)和储能板连接口(113)与储能板(120)形成储能线路。

5.根据权利要求4所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述光伏组串(4)的供电接口依次经高压电源模块(130)、储能供电口(111)和储能板连接口(113)连接至光伏跟踪控制器(1)形成供电线路。

6.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述低压电源模块(140)的输入端连接至外部交流电源(2)，所述外部交流电源(2)的供电接口依次经低压电源模块(140)和直接供电口(112)连接至光伏跟踪控制器(1)形成供电线路。

7.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述高压电源模块(130)内设有高压调理电路(131)，所述高压调理电路(131)的输入端连接外部电源，高压调理电路(131)的输出端连接至储能供电口(111)。

8.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪控制器的模块化供电系统，其特征在于，所述储能板(120)内设有MPPT最大功率点跟踪电路(121)，所述MPPT最大功率点跟踪电路(121)的电流接收端与储能板连接口(113)连接。

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