專利名稱：電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子系統(tǒng)，尤其涉及一種電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是一種清潔高效的可再生能源。最大功率跟蹤(Maximum PowerPoint Tracking,簡稱MPPT)系統(tǒng)是一種通過調(diào)節(jié)太陽能電池的工作狀況，使光伏電池在光照強度、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。因此市場需要一種能夠適應(yīng)實際戶外光伏發(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)或負載，則取決于每個光伏電池輸出的電壓、電流等電性能參數(shù)是否在整個系統(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實現(xiàn)這種動態(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。由于太陽能光伏電站在日常運營中，需要實時監(jiān)測每塊光伏組件的工作狀態(tài)，高效、準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)，從而在提高太陽能光伏電站管理水平和工作效率的同時，降低運營維護成本
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的 太陽能光伏控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能使太陽能光伏電池組件實現(xiàn)最大的光電轉(zhuǎn) 化效率和最大電能傳輸效率，不僅可以對外實現(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，本實用新型通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，包括CPU和MPPT 模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與 DC/DC模塊、有線和/或無線通訊模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所 述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述有 線和/或無線通訊模塊與遠程信息終端連接；
所述MPPT模塊實時運算、跟蹤并控制太陽能光伏電池組件的最大功 率點電壓，保證太陽能光伏電池組件始終輸出最大功率；太陽能光伏電池 組件在MPPT模塊控制下輸出的電能傳輸?shù)紻C/DC模塊，并把太陽能電池 工作參數(shù)數(shù)據(jù)實時發(fā)送給CPU; CPU根據(jù)遠程信息終端傳輸過來的指令信 號，使DC/DC模塊連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出的電流電壓值；太陽能光伏電池組件的 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/或無線通訊模塊，傳送到遠程信息終端。
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/或無線通訊模塊傳送到遠程信息 終端。所述CPU將太陽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的指令信號，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)實時發(fā)送給CPU。
所述太陽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，本實用新型的有益效果在于
1、 使太陽能光伏電池組件在不同光照強度、溫度等環(huán)境條件下都能 實現(xiàn)最大的光電轉(zhuǎn)化效率；
2、 使太陽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、 使太陽能光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)智能化，不僅可以對外實 現(xiàn)通訊聯(lián)系，而且可以按系統(tǒng)要求更高效地工作；
4、 運用于非并網(wǎng)系統(tǒng)時，不僅可以獲得最大的光電轉(zhuǎn)化效率，還可 以通過自動調(diào)節(jié)充電電流電壓參數(shù)，來提高充電效率，縮短充電時間；在 并網(wǎng)系統(tǒng)中，使整個并網(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，而且使整個并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在實時監(jiān)控中智能化地 工作。


圖1是本實用新型電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)的 示意圖。其中，l是太陽能光伏電池組件；2是DC/DC模塊；3是CPU和MPPT模塊；4是有線和/或無線通訊模塊；5是近端通用接口。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。 如圖1所示，本實用新型電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系
統(tǒng)包括太陽能光伏電池組件1、 DC/DC模塊2、 CPU (中央處理器)和MPPT 模塊3 (包括軟件)、有線和/或無線通訊模塊4、近端通用接口5組成。 太陽能光伏電池組件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 線通訊模塊4以及太陽能光伏電池組件1連接，DC/DC模塊2與CPU和MPPT 模塊3以及太陽能光伏電池組件1連接，有線和/或無線通訊模塊4與遠 程信息終端連接。該系統(tǒng)可以將太陽能光伏電池組件1的工作狀況、電性 能參數(shù)等信息通過有線和/或無線方式(有線和/或無線通訊模塊4)傳輸 給遠程信息終端；也可以根據(jù)遠程信息終端通過有線和/或無線方式(有 線和/或無線通訊模塊4)傳輸過來的外部指令調(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的功能也可以通過近端通用 端口 5實現(xiàn)；在太陽能光伏電池組件1或本系統(tǒng)出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)時， 本系統(tǒng)還可以根據(jù)自帶的程序自動將太陽能光伏電池組件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，不僅保證太陽能電池在最-大光電轉(zhuǎn)換效率點上工作，而且實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能以最高效 的方式傳輸給電網(wǎng)或負載。
如圖1所示，本實用新型的實現(xiàn)過程具體如下1. 太陽能光伏電池組件1在一定光照強度下，開始發(fā)電，輸出電流電
壓；
2. CPU和MPPT模塊3中的MPPT模塊實時運算、跟蹤并控制太陽能光 伏電池組件1的最大功率點電壓，保證太陽能光伏電池組件1在不同光照 強度、溫度等環(huán)境條件下始終輸出最大功率；
3. 太陽能光伏電池組件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，并把太陽能電池工作參數(shù)數(shù)據(jù)實時發(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)遠程信息終端或近端通用接 口 5傳輸過來的指令信號，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)可實時發(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/ 或無線通訊模塊4傳送到遠程信息終端，或者CPU可以將太陽能光伏電池 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. 太陽能光伏電池組件l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/或無線通訊模塊4，傳送到 遠程信息終端。
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，可以自動將本系統(tǒng)及攜帶的太陽能光伏電池組件1從整個太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中斷開，使整個并網(wǎng)系統(tǒng)在此形成通路并報警；當 本系統(tǒng)自身發(fā)生故障而所攜帶的太陽能光伏電池組件1正常工作時，CPU 和MPPT模塊3自帶的程序會使太陽能光伏電池組件1繞開本系統(tǒng)與并網(wǎng) 系統(tǒng)直接連接，同時報警，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)都會通過遠程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)會重新投入使用。
下面舉一實施例進一步詳細說明本實用新型
例如， 一個太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組件安裝有本系統(tǒng)，組件在光 照強度為1000W/m2時的最大功率點電壓為35V;當光照強度下降為800W/ m2時，其最大功率點電壓為32V。而由于系統(tǒng)的限制，不帶MPPT模塊的 系統(tǒng)，在800W/itf光照強度時，仍使組件在35V的電壓工作，因此不能發(fā) 揮此時組件的最大功率；而帶有本系統(tǒng)的組件，將在MPPT模塊的跟蹤、 運算和控制下，及時將組件的工作電壓調(diào)整到此時的最大功率點電壓 32V，從而最大限度地將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
在MPPT模塊控制下獲得的電能，因光照強度等環(huán)境因素的變化，而 以動態(tài)變化的電流電壓值傳輸給DC/DC模塊，假設(shè)此時I二4A， U=32V。這 些電流電壓值參數(shù)信號會被傳輸給CPU以及有線和/或無線通訊模塊。CPU 會根據(jù)遠程信息終端或近端通用接口發(fā)出指令的要求，實時控制DC/DC 模塊的輸出電流電壓值，假設(shè)為1=2. 6A， U=48V。
DC/DC模塊最終輸出的電流電壓值參數(shù)信號也會被傳輸給CPU和有線 和/或無線通訊模塊。CPU可以將太陽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/或無線模塊傳輸給遠程信息終端。
假設(shè)在800W/m2的光照強度下，太陽能光伏組件的工作電流電壓應(yīng)該 是P4A， U=32V，當CPU發(fā)現(xiàn)其實際的電流電壓值偏離過大，超出允許的 范圍，比如只有I=2A， U二32V時，CPU自帶的軟件會將該組件從光伏陳 列中斷下，在此形成通路，并同時報警，以確保不影響其它組件的能量傳 輸和系統(tǒng)效率。遠程的信息終端也將第一時間發(fā)現(xiàn)問題，報警通知管理者。
當本系統(tǒng)自身發(fā)生故障時(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)會被自動從整個光伏系統(tǒng)上 斷開，同時將所攜帶光伏組件直接與光伏組件陳列相連，并立刻在遠程信 息終端上報警，提醒管理者檢修。
本實用新型的MPPT模塊可根據(jù)光照強度、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。本系統(tǒng)的DC/DC變流模塊，可 實現(xiàn)電流電壓輸出動態(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 個發(fā)電系統(tǒng)的工作運行狀況。該系統(tǒng)不僅可傳輸數(shù)據(jù)，接受指令，當本系 統(tǒng)或所攜帶組件出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)時，本系統(tǒng)會自動投切和報警，降低 了整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障發(fā)生點，提高了系統(tǒng)的可靠性。
權(quán)利要求1.一種電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無線通訊模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述有線和/或無線通訊模塊與遠程信息終端連接；所述MPPT模塊實時運算、跟蹤并控制太陽能光伏電池組件的最大功率點電壓，保證太陽能光伏電池組件始終輸出最大功率；太陽能光伏電池組件在MPPT模塊控制下輸出的電能傳輸?shù)紻C/DC模塊，并把太陽能電池工作參數(shù)數(shù)據(jù)實時發(fā)送給CPU；CPU根據(jù)遠程信息終端傳輸過來的指令信號，使DC/DC模塊連續(xù)調(diào)節(jié)其輸出的電流電壓值；太陽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/或無線通訊模塊，傳送到遠程信息終端。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(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所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU將太陽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/或無線通訊模塊傳送到遠程信息終端。
4. 如權(quán)利要求2所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU將太陽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所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU根據(jù)近端通用接口傳輸過來的指令信號，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所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC模塊最終輸出的工作參數(shù)實時發(fā)送給CPU。
7. 如權(quán)利要求1所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能光伏電池組件是一塊或多塊。
8. 如權(quán)利要求2所述的電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(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。
專利摘要本實用新型公開了一種電流電壓動態(tài)可調(diào)輸出的太陽能光伏控制系統(tǒng)，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無線通訊模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述有線和/或無線通訊模塊與遠程信息終端連接。該系統(tǒng)能使太陽能光伏電池組件及并網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)最大的光電轉(zhuǎn)化效率和最大電能傳輸效率，不僅可以對外實現(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H02N6/00GK201418047SQ20092007370
公開日2010年3月3日 申請日期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 申請人:沈朝暉;徐開勤