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一種太陽能電站組串級功率優化器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510974177.6

申請日:

2015.12.22

公開號:

CN105429587A

公開日:

2016.03.23

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02S 40/30申請日:20151222|||公開
IPC分類號: H02S40/30(2014.01)I; H02S40/32(2014.01)I; G05F1/67 主分類號: H02S40/30
申請人: 上海質衛環保科技有限公司
發明人: 劉志剛; 溫大明; 黃義忠
地址: 201111上海市閔行區中輝路60號第20幢101室
優先權:
專利代理機構: 北京風雅頌專利代理有限公司11403 代理人: 陳宙; 于曉霞
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510974177.6

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.03.02|||2016.04.20|||2016.03.23

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種太陽能電站組串級功率優化器。它包括電源系統、控制系統、電路調節系統和通訊系統,所述的電源系統連接太陽能電池板,所述的控制系統和電路調節系統均與電源系統連接,所述的控制系統與電路調節系統和通訊系統連接,所述的電路調節系統連接逆變器。本發明的有益效果是:使太陽能電池板在近似最大功率點輸出,提高了太陽能電站的發電量,降低成本;可以對原有電站進行改造,安裝到匯流箱上;也可以制備含該功率優化器器件的匯流箱,應用到新建電站。

權利要求書

1.一種太陽能電站組串級功率優化器,其與太陽能電池板(5)和逆變器
(6)連接,其特征是,包括電源系統(1)、控制系統(2)、電路調
節系統(3)和通訊系統(4),所述的電源系統(1)連接太陽能電池
板(5),所述的控制系統(2)和電路調節系統(3)均與電源系統(1)
連接,所述的控制系統(2)與電路調節系統(3)和通訊系統(4)連
接,所述的電路調節系統(3)連接逆變器(6)。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的電源系統(1)內設有DC-DC轉換電路,所述的太陽能電池板
(5)與電源系統(1)內的DC-DC轉換電路連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特
征是,所述的電路調節系統(3)包括電路調節器(31)、電流采集器
(32)和電壓采集器(33),所述的電流采集器(32)和電壓采集器
(33)均并聯在太陽能電池板(5)上,所述的電流采集器(32)連接
在電路調節器(31)和太陽能電池板(5)之間,所述的電路調節器(31)、
電流采集器(32)和電壓采集器(33)均與控制系統(2)連接,所述
的太陽能電池板(5)通過電路調節器(31)與逆變器(6)連接。
4.根據權利要求3所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的電路調節系統(3)還包括溫度傳感器,所述的溫度傳感器與控
制系統(2)連接。
5.根據權利要求4所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的控制系統(2)包括數字信號處理器DSP(21)、通信模塊(22)
和安全保護模塊,所述的數字信號處理器DSP(21)分別連接通信模
塊(22)、安全保護模塊、電路調節器(31)、電流采集器(32)和
電壓采集器(33),所述的安全保護模塊連接電路調節器(31),所
述的通信模塊(22)與通訊系統(4)連接。
6.根據權利要求4所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的控制系統(2)還包括報警裝置,所述的報警裝置與數字信號處
理器DSP(21)連接。
7.根據權利要求5所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的安全保護模塊包括過欠壓保護模塊、過流保護模塊、過溫保護
模塊。
8.根據權利要求4所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的通訊系統(4)包括顯示屏、遠程通訊發射端和遠程通訊接收端,
所述的顯示屏和遠程通訊發射端與通信模塊(22)連接,所述的遠程
通訊接受端與遠程通訊發射端連接。
9.根據權利要求8所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的遠程通訊接受端通過有線連接方式與遠程通訊發射端連接。
10.根據權利要求8所述的一種太陽能電站組串級功率優化器,其特征是,
所述的遠程通訊接受端通過無線連接方式與遠程通訊發射端連接。

說明書

一種太陽能電站組串級功率優化器

技術領域

本發明涉及光伏發電相關技術領域,尤其是指一種太陽能電站組串級
功率優化器。

背景技術

功率優化器的技術核心是太陽能電池的最大功率點跟蹤技術,可通過
輸出電壓和電流的調節,使太陽能電池板始終在最大功率點工作,提高太
陽能電池的發電量。當電池串中出現陰影遮擋、電池片功率不匹配、接線
盒故障等問題的情況下,功率優化器的效果更加顯著。一般情況下,功率
優化器作為逆變器的一部分,安裝在逆變器前。對于大型逆變器來說,有
很多電池串并聯在一起,共用一個功率優化器,當其中一串出現遮擋的情
況下,就不能很好的改善該串的發電效果。現在也有一種單個組件的功率
優化器器件,安裝在單個組件上,這樣大幅度增加了電站的成本。對于每
一串來說,效果與一個電池串功率優化器器件效果接近。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中存在上述的不足,提供了一種提高太陽
能電站發電量的太陽能電站組串級功率優化器。

為了實現上述目的,本發明采用以下技術方案:

一種太陽能電站組串級功率優化器,其與太陽能電池板和逆變器連
接,包括電源系統、控制系統、電路調節系統和通訊系統,所述的電源系
統連接太陽能電池板,所述的控制系統和電路調節系統均與電源系統連
接,所述的控制系統與電路調節系統和通訊系統連接,所述的電路調節系
統連接逆變器。

在每一串太陽能電池板上安裝該功率優化器器件,使每一串太陽能電
池板都在近似最大功率點輸出,有效的提高了太陽能電站的發電量,這樣
設計避免了逆變器兼顧不到每一串太陽能電池板的缺點,還避免了單個組
件對應設置單個功率優化器導致成本過高的問題。另外,該功率優化器可
以對原有電站進行改造,安裝到匯流箱上,使每一串太陽能電池板先經過
該功率優化器再連接到匯流箱上;也可以制備含該功率優化器器件的匯流
箱,應用到新建電站。

作為優選,所述的電源系統內設有DC-DC轉換電路,所述的太陽能
電池板與電源系統內的DC-DC轉換電路連接。電源系統可為整個裝置提
供所需要的電力,其電力來源是太陽能電池板自有電力,可通過電源系統
中的DC-DC轉換電路將太陽能電池板中不穩定的直流電轉換成穩定的直
流電,即將太陽能電池板中250-1000V范圍內的直流電轉換成12V、7V、
5V、3.3V恒定電壓的直流電,供整個系統正常工作。

作為優選,所述的電路調節系統包括電路調節器、電流采集器和電壓
采集器,所述的電流采集器和電壓采集器均并聯在太陽能電池板上,所述
的電流采集器連接在電路調節器和太陽能電池板之間,所述的電路調節
器、電流采集器和電壓采集器均與控制系統連接,所述的太陽能電池板通
過電路調節器與逆變器連接。控制系統控制電路調節器的工作狀態,擾動
太陽能電池板的輸出電壓,從而使輸出電流發生變化,電壓采集器和電流
采集器將輸出電壓和輸出電流輸入到控制系統中,控制系統計算出功率
值,并進行對比;通過不斷控制電路調節器的工作狀態,使功率值達到最
大,起到太陽能電池板輸出最大功率點跟蹤。

作為優選,所述的電路調節系統還包括溫度傳感器,所述的溫度傳感
器與控制系統連接。用于檢測該功率優化器的實時溫度,以防止溫度過高
而損壞該功率優化器。

作為優選,所述的控制系統包括數字信號處理器DSP、通信模塊和安
全保護模塊,所述的數字信號處理器DSP分別連接通信模塊、安全保護
模塊、電路調節器、電流采集器和電壓采集器,所述的安全保護模塊連接
電路調節器,所述的通信模塊與通訊系統連接。數字信號處理器DSP接
收電壓采集器和電流采集器的數據,來控制電路調節器的動作,同時將接
收到的數據實時通過通信模塊傳遞給通訊系統,而安全保護模塊的設計能
夠防止該功率優化器發生異常而導致整個電站無法進行工作而癱瘓。

作為優選,所述的控制系統還包括報警裝置,所述的報警裝置與單片
機連接。能夠及時的提醒操作人員,及時排出故障問題,保證該功率優化
器的正常運行。

作為優選,所述的安全保護模塊包括過欠壓保護模塊、過流保護模塊、
過溫保護模塊。上述模塊同時監控太陽能電池板電壓、太陽能電池板電流、
輸出電壓、該功率優化器器件溫度的變化,當控制系統進入安全保護模塊
后,電路轉換器不再調節輸出電壓和輸出電流,直接將太陽能電池板和逆
變器接通,不影響電站的正常發電。

作為優選,所述的通訊系統包括顯示屏、遠程通訊發射端和遠程通訊
接收端,所述的顯示屏和遠程通訊發射端與通信模塊連接,所述的遠程通
訊接受端與遠程通訊發射端連接。通訊系統通過通信模塊與數字信號處理
器DSP連接,將電壓、電流等太陽能電池板的發電信息和保護報警信息
輸入到顯示屏上,并同時通訊系統具有遠程通訊功能,將系統狀態通過遠
程通訊發射端與遠程通訊接收端的配合傳輸到遠程終端。

作為優選,所述的遠程通訊接受端通過有線連接方式與遠程通訊發射
端連接。使得傳輸數據信號更為穩定可靠。

作為另一種優選,所述的遠程通訊接受端通過無線連接方式與遠程通
訊發射端連接。使得傳輸數據受地區影響較小,傳輸范圍較大。

本發明的有益效果是:使太陽能電池板在近似最大功率點輸出,提高
了太陽能電站的發電量,降低成本;可以對原有電站進行改造,安裝到匯
流箱上;也可以制備含該功率優化器器件的匯流箱,應用到新建電站。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖。

圖中:1.電源系統,2.控制系統,21.單片機,22.通信模塊,3.電
路調節系統,31.電路調節器,32.電流采集器,33.電壓采集器,4.通
訊系統,5.太陽能電池板,6.逆變器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的描述。

如圖1所述的實施例中,一種太陽能電站組串級功率優化器,其與太
陽能電池板5和逆變器6連接,包括電源系統1、控制系統2、電路調節
系統3和通訊系統4,電源系統1連接太陽能電池板5,控制系統2和電
路調節系統3均與電源系統1連接,控制系統2與電路調節系統3和通訊
系統4連接,電路調節系統3連接逆變器6。

電源系統1內設有DC-DC轉換電路,太陽能電池板5與電源系統1
內的DC-DC轉換電路連接。電源系統1可為該功率優化器器件提供所需
要的電力,其電力來源是太陽能電池板5自有電力,可將太陽能電池板5
中不穩定的直流電轉換成穩定的直流電,通過DC-DC轉換電路,將太陽
能電池板5中250-1000V范圍內的直流電轉換成12V、7V、5V、3.3V恒
定電壓的直流電,供整個系統正常工作。

電路調節系統3包括電路調節器31、電流采集器32和電壓采集器33,
電流采集器32和電壓采集器33均并聯在太陽能電池板5上,電流采集器
32連接在電路調節器31和太陽能電池板5之間,電路調節器31、電流采
集器32和電壓采集器33均與控制系統2連接,太陽能電池板5通過電路
調節器31與逆變器6連接。電路調節系統3還包括溫度傳感器,溫度傳
感器與控制系統2連接。

控制系統2包括數字信號處理器DSP21、通信模塊22和安全保護模
塊,數字信號處理器DSP21分別連接通信模塊22、安全保護模塊、電路
調節器31、電流采集器32和電壓采集器33,安全保護模塊連接電路調節
器31,通信模塊22與通訊系統4連接。控制系統2還包括報警裝置,報
警裝置與數字信號處理器DSP21連接。數字信號處理器DSP21控制電
路調節器31的工作狀態,擾動太陽能電池板5的輸出電壓,從而使輸出
電流發生變化,電壓采集器33和電流采集器32將輸出電壓V和輸出電
流I輸入到數字信號處理器DSP21中,數字信號處理器DSP21計算出功
率P=V*I的值,并進行對比,通過不斷控制電路調節器31的工作狀態,
使V*I的值達到最大,起到太陽能電池板5輸出最大功率點跟蹤。

安全保護模塊包括過欠壓保護模塊、過流保護模塊、過溫保護模塊。
控制系統2同時監控太陽能電池板5電壓、太陽能電池板5電流、輸出電
壓、該功率優化器器件溫度的變化,可實現PV輸入過壓保護、欠壓保護、
過流保護、過功率保護、過溫保護等功能,控制系統2進入保護程序后,
安全保護模塊工作并控制電路轉換器不再調節V和I,直接將太陽能電池
板5和逆變器6接通,不影響電站的正常發電。

通訊系統4包括顯示屏、遠程通訊發射端和遠程通訊接收端,顯示屏
和遠程通訊發射端與通信模塊22連接,遠程通訊接受端與遠程通訊發射
端連接。遠程通訊接受端通過有線或者無線連接方式與遠程通訊發射端連
接。通訊系統4與數字信號處理器DSP21連接,將電壓、電流等太陽能
電池板5的發電信息和保護報警信息輸入到顯示屏上,同時通訊系統4具
有遠程通訊功能,將系統狀態通過無線或有線方式傳輸到遠程終端。

在每一串太陽能電池板5上安裝該功率優化器器件,使每一串太陽能
電池板5都在近似最大功率點輸出,有效的提高了太陽能電站的發電量,
這樣設計避免了逆變器6兼顧不到每一串太陽能電池板5的缺點,還避免
了單個組件對應設置單個功率優化器導致成本過高的問題。另外,該功率
優化器可以對原有電站進行改造,安裝到匯流箱上,使每一串太陽能電池
板5先經過該功率優化器再連接到匯流箱上;也可以制備含該功率優化器
器件的匯流箱,應用到新建電站。

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一種 太陽能 電站 組串級 功率 優化
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