RU169565U1

RU169565U1 - Photovoltaic installation

Info

Publication number: RU169565U1
Application number: RU2016144800U
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Чигак; Сакен Койшыбаевич Шерьязов
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Полезная модель относится к области гелиотехники, в частности к установкам с использованием солнечной энергии для питания электроприемников и зарядки аккумуляторов в действующих и проектируемых системах электроснабжения, и предназначена для повышения эффективности работы установки солнечного электроснабжения с помощью солнечных батарей.Фотоэлектрическая установка содержит солнечную батарею, состоящую из солнечных модулей, контроллер зарядки аккумуляторной батареи, аккумуляторную батарею, соединительную и защитную аппаратуру. Установка дополнительно содержит переключающие промежуточные реле для подключения и отключения солнечных модулей в батарее и изменения схемы их соединения и блок управления, включающий фотоэлектрический преобразователь, резисторы с постоянным сопротивлением, промежуточные реле, при этом промежуточные реле соединены последовательно с резисторами с постоянным сопротивлением, которые подключены к фотоэлектрическому преобразователю.Техническим результатом использования установки является повышение эффективности ее работы за счет поддержания величины напряжения СБ в необходимых пределах путем автоматического изменения схемы соединения СМ при изменении мощности солнечного излучения.The utility model relates to the field of solar engineering, in particular to installations using solar energy for power supply and charging batteries in existing and planned power supply systems, and is intended to increase the efficiency of a solar power installation using solar panels. A photovoltaic installation contains a solar battery consisting of solar modules, battery charging controller, battery, connecting and protective equipment. The installation additionally contains switching intermediate relays for connecting and disconnecting the solar modules in the battery and changing the circuit of their connection and a control unit including a photoelectric converter, resistors with constant resistance, intermediate relays, while the intermediate relays are connected in series with resistors with constant resistance, which are connected to photoelectric converter. The technical result of using the installation is to increase the efficiency of its operation due to odderzhaniya Sa voltage magnitude to the extent necessary, by automatically changing the compound CM circuit when changing the power of the solar radiation.

Description

Полезная модель относится к области гелиотехники, в частности к установкам с использованием солнечной энергии для питания электроприемников и зарядки аккумуляторов в действующих и проектируемых системах электроснабжения, и предназначена для повышения эффективности работы установки солнечного электроснабжения с помощью солнечных батарей (СБ).The utility model relates to the field of solar engineering, in particular to installations using solar energy for powering electric consumers and charging batteries in existing and planned power supply systems, and is intended to increase the efficiency of a solar power installation using solar panels (SB).

Известен фотопреобразователь (патент №2345445, RU, МПК H01L 31/04, опубликовано 27.01.2009). Фотопреобразователь содержит диэлектрическую подложку, включенные последовательно слои монокристаллического кремния с участками различного типа проводимости. Слои монокристаллического кремния толщиной 5-15 мкм расположены планарно на диэлектрической подложке и изолированы друг от друга. Участки одного типа проводимости каждого слоя монокристаллического кремния соединены с участками противоположного типа проводимости одного из соседних слоев монокристаллического кремния металлическими перемычками. На одном участке монокристаллического слоя кремния одного типа проводимости и на другом участке монокристаллического слоя кремния противоположного типа проводимости сформированы контактные выводы.Known photoconverter (patent No. 2345445, RU, IPC H01L 31/04, published 01/27/2009). The photoconverter contains a dielectric substrate, monocrystalline silicon layers connected in series with sections of various types of conductivity. Layers of monocrystalline silicon with a thickness of 5-15 μm are planarly arranged on a dielectric substrate and isolated from each other. Plots of one type of conductivity of each layer of single-crystal silicon are connected to sites of the opposite type of conductivity of one of the adjacent layers of single-crystal silicon by metal jumpers. In one section of the single crystal silicon layer of one type of conductivity and in another part of the single crystal silicon layer of the opposite type of conductivity, contact leads are formed.

Основной недостаток данного фотопреобразователя - невозможность получить более низкое напряжение без внешнего воздействия на фотопреобразователь, что ограничивает сферу его применения.The main disadvantage of this photoconverter is the inability to obtain a lower voltage without external influence on the photoconverter, which limits its scope.

Известен также фотоэлектрический комплект (www.solarhome.ru/ru/pv/pv_sets.htm), принятый за прототип. Комплект состоит из СБ, включающей в себя солнечные модули, контроллера зарядки аккумуляторной батареи (АБ), АБ, соединительной и защитной аппаратуры.Also known is a photoelectric kit (www.solarhome.ru/ru/pv/pv_sets.htm), adopted as a prototype. The kit consists of an SB, which includes solar modules, a battery charging controller (AB), an AB, connecting and protective equipment.

Основной недостаток данного технического решения - невозможность поддержания напряжения СБ в необходимых пределах для нормальной работы электроприемников. У фотоэлектрического комплекта номинальное напряжение АБ, СБ и контроллера зарядки выбирается под номинальное напряжение нагрузки, поэтому возможна ситуация, когда вследствие невозможности изменения схемы соединения солнечных модулей (СМ) в СБ в случае недостаточной мощности солнечного излучения, напряжение СБ окажется ниже необходимого для нормальной работы электроприемников и зарядки АБ. Если же соединить СМ в СБ на более высокое напряжение, то это потребует или применения более дорогостоящего контроллера зарядки, или соединения АБ на более высокое напряжение, на которое электроприемники могут быть не рассчитаны.The main disadvantage of this technical solution is the inability to maintain the voltage of the SB within the necessary limits for the normal operation of power consumers. For a photovoltaic kit, the rated voltage of the AB, SB and charging controller is selected for the rated load voltage, so it is possible that due to the impossibility of changing the connection scheme of the solar modules (SM) in the SB in the case of insufficient solar radiation power, the SB voltage will be lower than that necessary for normal operation of power receivers and charging ab. If you connect the SM in the SB to a higher voltage, then this will require either the use of a more expensive charging controller, or the connection of the AB to a higher voltage, for which the electrical receivers may not be designed.

Задачей данной полезной модели является создание фотоэлектрической установки с возможностью автоматического изменения схемы соединения СМ в СБ в зависимости от величины мощности солнечного излучения для повышения эффективности электроснабжения потребителей путем поддержания величины напряжения СБ в необходимых пределах.The objective of this utility model is to create a photovoltaic installation with the ability to automatically change the SM connection circuit in the SB depending on the amount of solar radiation power to increase the efficiency of power supply to consumers by maintaining the SB voltage value within the required limits.

Это достигается тем, что предлагаемая установка, содержащая солнечную батарею, состоящую из солнечных модулей, контроллер зарядки аккумуляторной батареи, аккумуляторную батарею, соединительную и защитную аппаратуру, в отличие от прототипа дополнительно содержит переключающие промежуточные реле для подключения и отключения солнечных модулей в батарее и изменения схемы их соединения и блок управления, включающий фотоэлектрический преобразователь, резисторы с постоянным сопротивлением, промежуточные реле, при этом промежуточные реле подключены к фотоэлектрическому преобразователю через резисторы с постоянным сопротивлением.This is achieved by the fact that the proposed installation comprising a solar battery consisting of solar modules, a battery charging controller, a battery, connecting and protective equipment, in contrast to the prototype, further comprises switching intermediate relays for connecting and disconnecting solar modules in the battery and changing the circuit their connections and a control unit including a photoelectric converter, resistors with constant resistance, intermediate relays, while intermediate relays connected to the photoelectric converter through resistors with constant resistance.

Использование блока управления, содержащего промежуточные реле, позволяет произвести изменение схемы соединения СМ дистанционно и быстро и тем самым снизить трудоемкость и уменьшить время переключения; применение промежуточных переключающих реле позволяет произвести переключение необходимых контактов одновременно, применение резисторов - управлять процессом переключения в зависимости от мощности солнечного излучения, а применение фотоэлектрического преобразователя - осуществить автономное питание блока управления и изменение схемы соединения СМ в СБ в зависимости от мощности солнечного излучения, что в конечном результате позволяет получить технический результат от использования установки - повышение эффективности ее работы за счет поддержания величины напряжения СБ в необходимых пределах путем автоматического изменения схемы соединения СМ при изменении мощности солнечного излучения.The use of a control unit containing intermediate relays allows changing the SM connection scheme remotely and quickly, thereby reducing labor intensity and reducing switching time; the use of intermediate switching relays allows you to switch the necessary contacts at the same time, the use of resistors to control the switching process depending on the power of solar radiation, and the use of a photoelectric converter to independently power the control unit and change the connection diagram of the SM in the SB depending on the power of solar radiation, which the final result allows you to get a technical result from the use of the installation - increasing the efficiency of its work Sa by maintaining the voltage level to the extent necessary, by automatically changing the compound CM circuit when changing the power of the solar radiation.

Фотоэлектрическая установка может работать с любым количеством СМ в составе СБ. Для примера рассмотрим установку, имеющую четыре СМ.A photovoltaic installation can work with any number of SMs as part of the SB. As an example, consider an installation having four CMs.

На фиг. 1 представлена предлагаемая схема соединения СМ.In FIG. 1 presents the proposed connection diagram CM.

На фиг. 2 представлена схема блока управленияIn FIG. 2 shows a diagram of a control unit

Фотоэлектрическая установка содержит CM BL₁-BL₄, переключающие промежуточные реле 1-9 для подключения и отключения солнечных модулей в батарее, блок управления, включающий фотоэлектрический преобразователь BL_упр, и промежуточные реле KM₁ и КМ₂, обмотки которых подключены к фотоэлектрическому преобразователю BL_упр последовательно с резисторами R₁ и R₂.Photovoltaic plant comprises CM BL ₁ -BL _4, intermediate switching relay 1-9 to connect and disconnect the solar modules in the battery, the control unit comprising a photoelectric converter _simp BL, and intermediate relay KM ₁ and CM _2, which windings are connected to the photoelectric converter BL _{control in} series with resistors R ₁ and R ₂ .

При этом катушки реле, а также резисторы R₁ и R₂ рассчитаны на номинальное напряжение фотоэлектрического преобразователя BL_упр (фиг. 2).In this case, the relay coils, as well as the resistors R ₁ and R _{2 are} designed for the rated voltage of the photoelectric converter BL _control (Fig. 2).

Фотоэлектрическая установка работает следующим образом: в темное время суток и при малой мощности солнечного излучения напряжение СБ BL_упр низкое, напряжение на катушках реле КМ₁ КМ₂ и реле 1-9 недостаточно для их срабатывания. Все CM BL₁-BL₄ отключены, что исключает обратный ток через них, разряжающий аккумулятор в темное время суток. При увеличении мощности солнечного излучения напряжение СБ BL_упр растет, и при достижении определенной его величины срабатывают реле 2, 5 и 8. Все СМ соединяются последовательно, что позволяет при малой мощности солнечного излучения получить более высокое напряжение по сравнению с напряжением одного СМ для зарядки АБ уже на данном этапе и питания электроприемников. При росте мощности солнечного излучения напряжение на катушке реле KM₁ оказывается достаточным для ее срабатывания. При этом срабатывают реле 4 и 6, и замыкаются их контакты с одноименными номерами, реле 5 отключается, размыкается его контакт. Получается смешанное соединение СМ - параллельно 2 цепочки, в каждой из которых 2 СМ соединяются последовательно. При дальнейшем росте мощности солнечного излучения и напряжения солнечной батареи катушка реле КМ₂ получает питание. При этом срабатывают реле 1, 3, 7, 9, и замыкаются их контакты с одноименными номерами, реле 2, 8 отключатся, их контакты размыкаются, и СМ соединяются параллельно. При уменьшении мощности солнечного излучения процесс переключения происходит в обратном порядке.Photovoltaic installation operates as follows: in the dark and at low power sunlight SB BL _simp low voltage, the voltage across the relay coils CM ₁ CM ₂ and relay 1-9 insufficient for their operation. All CM BL ₁ -BL _{4 are} disabled, which eliminates reverse current through them, discharging the battery in the dark. With an increase in the power of solar radiation, the voltage of the SB BL _control increases, and when a certain value is reached, relays 2, 5, and 8 are triggered. All SMs are connected in series, which allows for a low voltage of solar radiation to obtain a higher voltage compared to the voltage of one SM for charging AB already at this stage and the power of power consumers. With an increase in the power of solar radiation, the voltage on the coil of the relay KM ₁ is sufficient for its operation. In this case, relays 4 and 6 are activated, and their contacts are closed with the same numbers, relay 5 is turned off, its contact opens. It turns out a mixed connection SM - in parallel 2 chains, in each of which 2 SM connected in series. With a further increase in solar radiation power and solar battery voltage, relay coil KM ₂ receives power. In this case, relays 1, 3, 7, 9 are triggered, and their contacts with the same numbers are closed, relays 2, 8 are disconnected, their contacts are opened, and the SMs are connected in parallel. With a decrease in the power of solar radiation, the switching process occurs in the reverse order.

Параметры резисторов R₁ и R₂ подбираются так, чтобы реле KM₁ срабатывало при одном определенном значении мощности солнечного излучения, а при другом, большем, дополнительно срабатывало реле КМ₂.The parameters of the resistors R ₁ and R _{2 are} selected so that the relay KM ₁ operates at one specific value of the solar radiation power, and with another, larger, the relay KM ₂ additionally operates.

В результате осуществляется повышение эффективности работы фотоэлектрической установки за счет автоматического изменения схемы соединения СМ для поддержания напряжения СБ на необходимом уровне без дорогостоящей регулирующей аппаратуры.As a result, the efficiency of the photovoltaic installation is improved by automatically changing the SM connection scheme to maintain the SB voltage at the required level without expensive regulatory equipment.

Claims

A photovoltaic installation comprising a solar battery consisting of solar modules, a battery charging controller, a battery, connecting and protective equipment, characterized in that it further comprises switching intermediate relays for connecting and disconnecting the solar modules in the battery and changing the connection diagram thereof, and a unit control, including a photoelectric converter, resistors with constant resistance, intermediate relays, while the intermediate relays are connected to the photocell to the electric converter through resistors with constant resistance.