本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種光伏組件網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球氣候變化以及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，綠色可再生能源產(chǎn)業(yè)最近十年來得到了快速發(fā)展。太陽能是一種可再生資源，利用光生伏特效應(yīng)進行發(fā)電的太陽電池技術(shù)備受世人關(guān)注。太陽電池是由能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料，如硅、砷化鎵、銦硒銅等材料制成，可以將光能轉(zhuǎn)化成電能。目前，由多片太陽電池組合而成的光伏組件被大量使用用于建設(shè)各種光伏發(fā)電系統(tǒng)，或用于作為建筑物幕墻來建成節(jié)能環(huán)保型建筑。

隨著太陽能組件產(chǎn)品、光伏逆變器產(chǎn)品的日趨成熟，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)以其安裝簡便、串并靈活、發(fā)電效率高等優(yōu)良特性，越來越被消費者接受與青睞。但隨著分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模使用，由于樓體結(jié)構(gòu)、周邊物體等安裝環(huán)境因素帶來的面板陰影問題，導(dǎo)致發(fā)電效率降低的情況，越來越多；損壞太陽能組件引起火災(zāi)的事件，也時有發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光伏組件網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化裝置，本發(fā)明通過zigbee網(wǎng)絡(luò)，對現(xiàn)有的分布式光伏組件發(fā)電系統(tǒng)在組件精細(xì)化管控、進一步提高發(fā)電效率上還存在不足與缺陷，且避免了太陽能組件因故障損毀。

為實現(xiàn)所述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光伏組件網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化裝置，包括：光電池太陽能板、傳感器節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述至少兩個光電池太陽能板串聯(lián)形成光伏發(fā)電系統(tǒng)，且安裝傳感器節(jié)點于每個光電池太陽能板上；

所述傳感器節(jié)點，包括：計量器單元、主控制器電路、光伏驅(qū)動優(yōu)化電路、rf射頻電路；所述計量器單元連接于所述光電池太陽能板的電壓輸出端vin和所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路的優(yōu)化輸出put1上，同時通過輸出put1串聯(lián)下一個光電池太陽能板；且所述主控制器電路根據(jù)計量器單元測得的電壓和電流值來控制光伏驅(qū)動優(yōu)化電路；所述rf射頻電路將每個光電池太陽能板進行無線組網(wǎng)；

所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包括處理器mcu和rf射頻收發(fā)電路。

進一步，所述主控制器電路包括型號為ht6019的第一主控制器，及其晶振電路組成的最小系統(tǒng)。

進一步，所述第一主控制器電源由光電池太陽能板提供，具體為光電池太陽能板電壓輸出端vin連接由光電耦合器nec2501組成的穩(wěn)壓電路，進一步連接第一主控制器。

進一步，所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路sm72295全橋光伏驅(qū)動器組成。

進一步，所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路通過優(yōu)化短路控制電路連接主控制器電路，且所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路包括優(yōu)化控制電路和短路控制電路；所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路由q5和q6兩個旁路mos管連接所述sm72295全橋光伏驅(qū)動器和所述主控制器電路；所述短路控制電路由保護二極管d1并聯(lián)至所述光電池太陽能板上。

進一步，所述計量器單元包括第一計量器和第二計量器，所述第一計量器連接光電池太陽能板壓輸出端vin，所述第二計量器連接所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路的優(yōu)化輸出put1。

進一步，所述第一計量器和第二計量器由型號為ht7017電壓電流計量芯片。

進一步，所述第一計量器和第二計量器的電壓和電流計量值通過兩個型號為ltv227的貼片光耦連接所述主控制器電路。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述主控制器電路外通過ft24c128存儲器外擴eprom。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述外擴eprom存儲所述計量器單元的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和比對數(shù)據(jù)、算法程序；所述計量器單元連接所述外擴eprom存儲進行校準(zhǔn)。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過zigbee網(wǎng)絡(luò)，對現(xiàn)有的分布式光伏組件發(fā)電系統(tǒng)在組件精細(xì)化管控、進一步提高發(fā)電效率上還存在不足與缺陷，且避免了太陽能組件因故障損毀；同時協(xié)調(diào)優(yōu)化控制光伏發(fā)電系統(tǒng)中的每個光電池太陽能板的輸出電壓和電流，進一步維持整個系統(tǒng)發(fā)電功率，減少功率損耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的傳感器節(jié)點電路模塊原理圖。

圖2是本發(fā)明的第一主控制器電路原理圖；

圖3是本發(fā)明光伏驅(qū)動優(yōu)化電路和優(yōu)化短路控制電路的原理圖；

圖4是本發(fā)明第一計量器的電路原理圖；

圖5是本發(fā)明型號為ltv227的貼片光耦電路原理圖；

圖6是本發(fā)明外擴eprom的電路原理圖；

圖7是本發(fā)明穩(wěn)壓電路的電路原理圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

如圖1所示，一種光伏組件網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化裝置，包括：光電池太陽能板、傳感器節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述至少兩個光電池太陽能板串聯(lián)形成光伏發(fā)電系統(tǒng)，且安裝傳感器節(jié)點于每個光電池太陽能板上；

所述傳感器節(jié)點，包括：計量器單元、主控制器電路、光伏驅(qū)動優(yōu)化電路、rf射頻電路；所述計量器單元連接于所述光電池太陽能板的電壓輸出端vin和所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路的優(yōu)化輸出put1上，且所述主控制器電路根據(jù)計量器單元測得的電壓和電流值來控制光伏驅(qū)動優(yōu)化電路；所述rf射頻電路將每個光電池太陽能板進行無線組網(wǎng)；

所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包括處理器mcu和rf射頻收發(fā)電路。

進一步，所述主控制器電路包括型號為ht6019的第一主控制器，及其晶振電路組成的最小系統(tǒng)。

進一步，所述第一主控制器電源由光電池太陽能板提供，具體為光電池太陽能板電壓輸出端vin連接由光電耦合器nec2501組成的穩(wěn)壓電路，進一步連接第一主控制器。光電耦合器nec2501將光電池太陽能板降壓穩(wěn)壓，直接供電給第一主控制器。

進一步，如圖3所示，所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路sm72295全橋光伏驅(qū)動器組成。所示sm72295全橋光伏驅(qū)動器通過l-en和p-en兩個引腳接入第一主控制器第7和第8引腳。sm72295是能驅(qū)動全橋連接的4個分立n溝mosfet的驅(qū)動器，可提供峰值電流3a，并集成了電壓高達115vdc高速自舉二極管，電流檢測可編程的2個跨導(dǎo)放大器來完成，并能去掉波紋電流為控制電路提供平均電流信息。

進一步，所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路通過優(yōu)化短路控制電路連接主控制器電路，且所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路包括優(yōu)化控制電路和短路控制電路；所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路由q5和q6兩個旁路mos管形成的閉環(huán)反饋連接所述sm72295全橋光伏驅(qū)動器和所述主控制器電路；所述短路控制電路由保護二極管d1并聯(lián)至所述光電池太陽能板上。當(dāng)光電池太陽能板正常工作時，第一主控制器將q5和q6兩個旁路mos管截止，進一步將所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路斷開，此時光伏驅(qū)動優(yōu)化電路斷開不工作；當(dāng)光電池太陽能板被遮擋時，第一主控制器通過q5和q6兩個旁路mos管將所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路連接，此時控制光電池太陽能板進行功率優(yōu)化；當(dāng)光電池太陽能板故障，第一主控制器通過q6旁路mos管和保護二極管d1導(dǎo)通，進一步控制光電池太陽能板短路，防止光電池太陽能板因故障損毀或火災(zāi)的發(fā)生。

進一步，所述計量器單元包括第一計量器和第二計量器，所述第一計量器連接光電池太陽能板壓輸出端vin，所述第二計量器連接所述光伏驅(qū)動優(yōu)化電路的優(yōu)化輸出put1。

進一步，所述第一計量器和第二計量器由型號為ht7017電壓電流計量芯片。

進一步，所述第一計量器和第二計量器的電壓和電流計量值通過兩個型號為ltv227的貼片光耦連接所述主控制器電路，所述貼片光耦將計量器的計量輸出控制為第一主控制器可識別的電壓范圍。所述ltv227的貼片光耦通過rx60190和tx60190連接第一主控制器的第21和22號引腳。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述主控制器電路外通過ft24c128存儲器外擴eprom。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述外擴eprom存儲所述計量器單元校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和比對數(shù)據(jù)、算法程序；所述計量器單元連接所述外擴eprom存儲進行校準(zhǔn)。計量器可通過校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行自我校準(zhǔn)，且計量器測得的電壓電流數(shù)據(jù)和比對數(shù)據(jù)進行比對，判斷光電池太陽能板工作狀態(tài)(正常工作、遮擋或故障)。

本發(fā)明的實施步驟如下：

傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過rf射頻電路和rf射頻收發(fā)電路進行無線通訊，且遵循ieee802.15.4通訊協(xié)議，且組成zigbee樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

計量單元測得的光電池太陽能板輸出電壓和電流信息，并由傳感器節(jié)點rf射頻電路發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚每個傳感器節(jié)點內(nèi)電壓電流信息，當(dāng)有光電池太陽能板遮擋或燒毀，則發(fā)送指令信息給每個傳感器節(jié)點，由傳感器節(jié)點通過優(yōu)化控制電路控制光伏驅(qū)動優(yōu)化電路工作，調(diào)節(jié)光電池的輸出電壓和電流，或直接控制保護二極管d1導(dǎo)通，將光電池太陽能板短路隔離，防止燒毀。

具體的，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚根據(jù)每個傳感器節(jié)點編號，單獨協(xié)調(diào)控制每個傳感器節(jié)點，使故障光電池太陽能板通過保護二極管d1短路，且通過光伏驅(qū)動優(yōu)化電路提高故障故障光電池太陽能板附近其他電路板的電壓和電流，從而維持總體光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓不變，進一步維持整體發(fā)電功率，減少功率損耗。

對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。