專利名稱：電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子系統(tǒng)，尤其涉及一種電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種清潔高效的可再生能源。最大功率跟蹤(Maximum PowerPoint Tracking，簡(jiǎn)稱MPPT)系統(tǒng)是一種通過調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池的工作狀況，使光伏電池在光照強(qiáng) 度、溫度等環(huán)境條件變化的情況下，始終能最大程度地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵龅募夹g(shù)。采 用不同軟件算法以及控制手段，MPPT的效率有著很大差異。因此市場(chǎng)需要一種能夠適應(yīng)實(shí) 際戶外光伏發(fā)電系統(tǒng)需求和環(huán)境變化規(guī)律的MPPT模塊，使之運(yùn)用于并網(wǎng)或非并網(wǎng)的光伏 系統(tǒng)中。MPPT模塊能使光伏電池在不同環(huán)境條件下，最大限度地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，而這 些電能是否能最高效率地傳輸給電網(wǎng)或負(fù)載，則取決于每個(gè)光伏電池輸出的電壓、電流等 電性能參數(shù)是否在整個(gè)系統(tǒng)中得以統(tǒng)一或協(xié)調(diào)。這就需要高效且可控的電源變換器來(lái)實(shí)現(xiàn) 這種動(dòng)態(tài)輸入、輸出變化，才能保證光伏電池及系統(tǒng)始終輸出最大功率。由于太陽(yáng)能光伏電 站在日常運(yùn)營(yíng)中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每塊光伏組件的工作狀態(tài)，高效、準(zhǔn)確地向管理者提供做出 調(diào)整、維修、更換等管理行為的決策依據(jù)，從而在提高太陽(yáng)能光伏電站管理水平和工作效率 的同時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制 系統(tǒng)，該系統(tǒng)能使太陽(yáng)能光伏電池組件實(shí)現(xiàn)最大的光電轉(zhuǎn)化效率和最大電能傳輸效率，不 僅可以對(duì)外實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系，而且可以按系統(tǒng)要求更高效地工作。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC 模塊以及有線和/或無(wú)線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無(wú)線 通訊模塊以及太陽(yáng)能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽(yáng)能光 伏電池組件連接，所述有線和/或無(wú)線通訊模塊與遠(yuǎn)端信息終端連接；所述MPPT模塊實(shí)時(shí)運(yùn)算、跟蹤并控制太陽(yáng)能光伏電池組件的最大功率點(diǎn)電壓，保 證太陽(yáng)能光伏電池組件始終輸出最大功率；太陽(yáng)能光伏電池組件在MPPT模塊控制下輸出 的電能傳輸?shù)紻C/DC模塊，并把太陽(yáng)能電池工作參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給CPU ；CPU根據(jù)遠(yuǎn)程信 息終端傳輸過來(lái)的指令信號(hào)，使DC/DC模塊連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出的電流電壓值；太陽(yáng)能光伏電 池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊變換后輸出的電流電壓參數(shù)經(jīng)由有線和/或無(wú) 線通訊模塊，傳送到遠(yuǎn)程信息終端。所述CPU和MPPT模塊與近端通用接口連接。所述CPU將太陽(yáng)能光伏電池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊變換后輸出 的電流電壓參數(shù)經(jīng)由有線和/或無(wú)線通訊模塊傳送到遠(yuǎn)程信息終端。
所述CPU將太陽(yáng)能光伏電池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊變換后輸出 的電流電壓參數(shù)傳送到近端通用接口。所述CPU根據(jù)近端通用接口傳輸過來(lái)的指令信號(hào)，使DC/DC模塊連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出 的電流電壓值。 所述DC/DC模塊最終輸出的工作參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送給CPU。所述CPU和MPPT模塊在本系統(tǒng)輸出電流電壓值低于或高于指定范圍時(shí)，自動(dòng)將本 系統(tǒng)及攜帶的太陽(yáng)能光伏電池組件從整個(gè)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中斷開，使整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)在 此形成通路并報(bào)警；當(dāng)該系統(tǒng)自身發(fā)生故障而所攜帶的太陽(yáng)能光伏電池組件正常工作時(shí)， CPU和MPPT模塊使太陽(yáng)能光伏電池組件繞開本系統(tǒng)與并網(wǎng)系統(tǒng)直接連接，同時(shí)報(bào)警，從而 不影響太陽(yáng)能光伏電池組件向系統(tǒng)輸送電能。所述太陽(yáng)能光伏電池組件是一塊或多塊。所述近端通用接口連接顯示裝置、指示燈或聲控裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1、使太陽(yáng)能光伏電池組件在不同光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件下都能實(shí)現(xiàn)最大的光 電轉(zhuǎn)化效率；2、使太陽(yáng)能光伏電池組件陳列以最佳效率的電流電壓參數(shù)工作和電能傳輸；3、使太陽(yáng)能光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)智能化，不僅可以對(duì)外實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系， 而且可以按系統(tǒng)要求更高效地工作；4、運(yùn)用于非并網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，不僅可以獲得最大的光電轉(zhuǎn)化效率，還可以通過自動(dòng)調(diào) 節(jié)充電電流電壓參數(shù)，來(lái)提高充電效率，縮短充電時(shí)間；在并網(wǎng)系統(tǒng)中，使整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)在 可控的狀況下工作，不僅提高了系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)化和能源傳輸效率，而且使整個(gè)并網(wǎng)發(fā)電系 統(tǒng)在實(shí)時(shí)監(jiān)控中智能化地工作。


圖1是本發(fā)明電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)的示意圖。其中，1是 太陽(yáng)能光伏電池組件；2是DC/DC模塊；3是CPU和MPPT模塊；4是有線和/或無(wú)線通訊模 塊；5是近端通用接口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖1所示，本發(fā)明電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)包括太陽(yáng)能光 伏電池組件1、DC/DC模塊2、CPU(中央處理器)和MPPT模塊3 (包括軟件)、有線和/或無(wú) 線通訊模塊4、近端通用接口 5組成。太陽(yáng)能光伏電池組件1可以是一塊或多塊，近端通用 接口 5可接顯示裝置、指示燈、聲控等裝置。CPU和MPPT模塊3與DC/DC模塊2、有線和/或 無(wú)線通訊模塊4以及太陽(yáng)能光伏電池組件1連接，DC/DC模塊2與CPU和MPPT模塊3以及 太陽(yáng)能光伏電池組件1連接，有線和/或無(wú)線通訊模塊4與遠(yuǎn)端信息終端連接。該系統(tǒng)可 以將太陽(yáng)能光伏電池組件1的工作狀況、電性能參數(shù)等信息通過有線和/或無(wú)線方式(有 線和/或無(wú)線通訊模塊4)傳輸給遠(yuǎn)程信息終端；也可以根據(jù)遠(yuǎn)程信息終端通過有線和/或 無(wú)線方式(有線和/或無(wú)線通訊模塊4)傳輸過來(lái)的外部指令調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出的電流電壓等電性能參數(shù)，以上雙向信息傳輸和指令傳達(dá)的功能也可以通過近端通用端口 5實(shí)現(xiàn)；在太 陽(yáng)能光伏電池組件1或本系統(tǒng)出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)時(shí)，本系統(tǒng)還可以根據(jù)自帶的程序自動(dòng) 將太陽(yáng)能光伏電池組件1或本系統(tǒng)從并網(wǎng)系統(tǒng)中斷開。結(jié)合系統(tǒng)自帶的MPPT功能，不僅保 證太陽(yáng)能電池在最大光電轉(zhuǎn)換效率點(diǎn)上工作，而且實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能以最高 效的方式傳輸給電網(wǎng)或負(fù)載。如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程具體如下
1.太陽(yáng)能光伏電池組件1在一定光照強(qiáng)度下，開始發(fā)電，輸出電流電壓；2. CPU和MPPT模塊3中的MPPT模塊實(shí)時(shí)運(yùn)算、跟蹤并控制太陽(yáng)能光伏電池組件 1的最大功率點(diǎn)電壓，保證太陽(yáng)能光伏電池組件1在不同光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件下始終 輸出最大功率；3.太陽(yáng)能光伏電池組件1在CPU和MPPT模塊3中的MPPT模塊控制下輸出的電 能傳輸?shù)紻C/DC模塊2，并把太陽(yáng)能電池工作參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給CPU和MPPT模塊3中的 CPU。4. CPU和MPPT模塊3中的CPU可以根據(jù)遠(yuǎn)程信息終端或近端通用接口 5傳輸過來(lái) 的指令信號(hào)，使DC/DC模塊2連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出的電流電壓值。5.本系統(tǒng)的最終輸出的電流電壓等工作參數(shù)可實(shí)時(shí)發(fā)送給CPU和MPPT模塊3中 的 CPU。6. CPU和MPPT模塊3中的CPU可以將太陽(yáng)能光伏電池組件1的工作電流電壓參 數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊2變換后輸出的電流電壓參數(shù)經(jīng)由有線和/或無(wú)線通訊模塊4傳送到遠(yuǎn) 程信息終端，或者CPU可以將太陽(yáng)能光伏電池組件1的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊 2變換后輸出的電流電壓參數(shù)直接傳送到近端通用接口 5。7.太陽(yáng)能光伏電池組件1的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊2變換后輸出的電 流電壓參數(shù)也可直接經(jīng)由有線和/或無(wú)線通訊模塊4，傳送到遠(yuǎn)程信息終端。8. CPU和MPPT模塊3中自帶的程序在本系統(tǒng)輸出電流電壓值低于或高于指定范 圍時(shí)，可以自動(dòng)將本系統(tǒng)及攜帶的太陽(yáng)能光伏電池組件1從整個(gè)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中斷 開，使整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)在此形成通路并報(bào)警；當(dāng)本系統(tǒng)自身發(fā)生故障而所攜帶的太陽(yáng)能光伏 電池組件1正常工作時(shí)，CPU和MPPT模塊3自帶的程序會(huì)使太陽(yáng)能光伏電池組件1繞開本 系統(tǒng)與并網(wǎng)系統(tǒng)直接連接，同時(shí)報(bào)警，從而不影響組件向系統(tǒng)輸送電能。這些非正常工作狀 態(tài)都會(huì)通過遠(yuǎn)端信息終端通知管理者。以上問題或故障恢復(fù)正常后，系統(tǒng)會(huì)重新投入使用。下面舉一實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明例如，一個(gè)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組件安裝有本系統(tǒng)，組件在光照強(qiáng)度為 1000ff/m2時(shí)的最大功率點(diǎn)電壓為35V ；當(dāng)光照強(qiáng)度下降為800W/m2時(shí)，其最大功率點(diǎn)電壓為 32V。而由于系統(tǒng)的限制，不帶MPPT模塊的系統(tǒng)，在800W/m2光照強(qiáng)度時(shí)，仍使組件在35V的 電壓工作，因此不能發(fā)揮此時(shí)組件的最大功率；而帶有本系統(tǒng)的組件，將在MPPT模塊的跟 蹤、運(yùn)算和控制下，及時(shí)將組件的工作電壓調(diào)整到此時(shí)的最大功率點(diǎn)電壓32V，從而最大限 度地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。在MPPT模塊控制下獲得的電能，因光照強(qiáng)度等環(huán)境因素的變化，而以動(dòng)態(tài)變化的 電流電壓值傳輸給DC/DC模塊，假設(shè)此時(shí)I = 4A，U = 32V。這些電流電壓值參數(shù)信號(hào)會(huì)被 傳輸給CPU以及有線和/或無(wú)線通訊模塊。CPU會(huì)根據(jù)遠(yuǎn)程信息終端或近端通用接口發(fā)出指令的要求，實(shí)時(shí)控制DC/DC模塊的輸出電流電壓值，假設(shè)為I = 2. 6A，U = 48V。 DC/DC模塊最終輸出的電流電壓值參數(shù)信號(hào)也會(huì)被傳輸給CPU和有線和/或無(wú)線 通訊模塊。CPU可以將太陽(yáng)能電池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC變換后輸出的電流 電壓參數(shù)傳輸給近端通用接口和通過有線和/或無(wú)線模塊傳輸給遠(yuǎn)程信息終端。假設(shè)在800W/m2的光照強(qiáng)度下，太陽(yáng)能光伏組件的工作電流電壓應(yīng)該是I = 4A，U =32V，當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)其實(shí)際的電流電壓值偏離過大，超出允許的范圍，比如只有I = 2k,M = 32V時(shí)，CPU自帶的軟件會(huì)將該組件從光伏陳列中斷下，在此形成通路，并同時(shí)報(bào)警，以確保 不影響其它組件的能量傳輸和系統(tǒng)效率。遠(yuǎn)程的信息終端也將第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，報(bào)警通 知管理者。當(dāng)本系統(tǒng)自身發(fā)生故障時(shí)(比如MPPT模塊工作異常，DC/DC模塊的輸出功率比輸 入功率衰減過大等情況)，本系統(tǒng)會(huì)被自動(dòng)從整個(gè)光伏系統(tǒng)上斷開，同時(shí)將所攜帶光伏組件 直接與光伏組件陳列相連，并立刻在遠(yuǎn)程信息終端上報(bào)警，提醒管理者檢修。本發(fā)明的MPPT模塊可根據(jù)光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的變化，迅速而高效地跟蹤 光伏組件的最大功率點(diǎn)。本系統(tǒng)的DC/DC變流模塊，可實(shí)現(xiàn)電流電壓輸出動(dòng)態(tài)可調(diào)。本系 統(tǒng)盡可能將各模塊集成為芯片，從而最大限度地降低了成本和體積，提高了產(chǎn)品的性能和 可靠性，減少了能量自損耗。安裝了本系統(tǒng)的光伏組件，就具有了智能，使管理者清晰地了 解整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的工作運(yùn)行狀況。該系統(tǒng)不僅可傳輸數(shù)據(jù)，接受指令，當(dāng)本系統(tǒng)或所攜帶組 件出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)時(shí)，本系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)投切和報(bào)警，降低了整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障發(fā) 生點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。
權(quán)利要求
一種電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無(wú)線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無(wú)線通訊模塊以及太陽(yáng)能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽(yáng)能光伏電池組件連接，所述有線和/或無(wú)線通訊模塊與遠(yuǎn)端信息終端連接；所述MPPT模塊實(shí)時(shí)運(yùn)算、跟蹤并控制太陽(yáng)能光伏電池組件的最大功率點(diǎn)電壓，保證太陽(yáng)能光伏電池組件始終輸出最大功率；太陽(yáng)能光伏電池組件在MPPT模塊控制下輸出的電能傳輸?shù)紻C/DC模塊，并把太陽(yáng)能電池工作參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給CPU；CPU根據(jù)遠(yuǎn)程信息終端傳輸過來(lái)的指令信號(hào)，使DC/DC模塊連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出的電流電壓值；太陽(yáng)能光伏電池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊變換后輸出的電流電壓參數(shù)經(jīng)由有線和/或無(wú)線通訊模塊，傳送到遠(yuǎn)程信息終端。
2.如權(quán)利要求1所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述CPU和MPPT模塊與近端通用接口連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述CPU將太陽(yáng)能光伏電池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊變換后輸出的電流電 壓參數(shù)經(jīng)由有線和/或無(wú)線通訊模塊傳送到遠(yuǎn)程信息終端。
4.如權(quán)利要求2所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述CPU將太陽(yáng)能光伏電池組件的工作電流電壓參數(shù)和經(jīng)DC/DC模塊變換后輸出的電流電 壓參數(shù)傳送到近端通用接口。
5.如權(quán)利要求2所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述CPU根據(jù)近端通用接口傳輸過來(lái)的指令信號(hào)，使DC/DC模塊連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出的電流電 壓值。
6.如權(quán)利要求1所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述DC/DC模塊最終輸出的工作參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送給CPU。
7.如權(quán)利要求1所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述CPU和MPPT模塊在本系統(tǒng)輸出電流電壓值低于或高于指定范圍時(shí)，自動(dòng)將本系統(tǒng)及 攜帶的太陽(yáng)能光伏電池組件從整個(gè)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中斷開，使整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)在此形成 通路并報(bào)警；當(dāng)該系統(tǒng)自身發(fā)生故障而所攜帶的太陽(yáng)能光伏電池組件正常工作時(shí)，CPU和 MPPT模塊使太陽(yáng)能光伏電池組件繞開本系統(tǒng)與并網(wǎng)系統(tǒng)直接連接，同時(shí)報(bào)警，從而不影響 太陽(yáng)能光伏電池組件向系統(tǒng)輸送電能。
8.如權(quán)利要求1所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述太陽(yáng)能光伏電池組件是一塊或多塊。
9.如權(quán)利要求2所述的電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述近端通用接口連接顯示裝置、指示燈或聲控裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流電壓動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出的太陽(yáng)能光伏控制系統(tǒng)，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無(wú)線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無(wú)線通訊模塊以及太陽(yáng)能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽(yáng)能光伏電池組件連接，所述有線和/或無(wú)線通訊模塊與遠(yuǎn)端信息終端連接。該系統(tǒng)能使太陽(yáng)能光伏電池組件及并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大的光電轉(zhuǎn)化效率和最大電能傳輸效率，不僅可以對(duì)外實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系，而且可以按系統(tǒng)要求更高效地工作。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101841257SQ200910056970
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者徐開勤, 沈朝暉 申請(qǐng)人:沈朝暉;徐開勤