一种基于MPPT的光伏发电监控系统，系统主要由光伏MPPT控制系统端和无线通信监控系统端两部分组成；光伏MPPT控制系统端包括光伏电池、MPPT主控制器、DC/DC变换器、蓄电池、DC/AC逆变器；光伏电池的输出端分别与MPPT主控制器以及DC/DC变换器的输入端连接，DC/DC变换器的输出端与蓄电池组连接，蓄电池组的输出端与DC/AC逆变器的输入端连接；MPPT主控制器的输出端与DC/DC变换器的输入端连接，MPPT主控制器与WIFI通信模块双向连接，WIFI通信模块与近设备端无线路由器双向连接，近设备端无线路由器与转发服务器双向连接，转发服务器的输出端分别与远设备端无线路由器以及4G服务器站点的输入端连接，远设备端无线路由器和4G服务器站点同时接入便携移动设备。本实用新型专利技术实现便携移动设备远程光伏发电监控功能。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于MPPT的光伏发电监控系统，具体涉及利用移动设备对光伏发电自适应MPPT方式的实时监测、定量分析。
技术介绍
随着我国大力发展新能源发电的建设,我国电网正在逐步形成具有大规模、大容量、高电压等特征的分布式电源并网模式,逐步建立起具有信息化、自动化、互动化特征的全国互联新能源电网。如何保证这种大规模电网的安全、稳定运行,是我国电网面临的头号挑战。而太阳能的开发利用是最终解决能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径。在新能源的光伏阵列发电环节实现智能光电转换，并把太阳能电池发出的直流电快速有效的转换成符合入网标准的交流电与电网联结，将是保障智能光伏发电安全的重要手段,通过对光伏发电运行状态的在线实时监测,实施对光伏发电运行状态的管理,对预防和减少能量损耗发生,提高光伏发电的安全性、可靠性、稳定性可起到十分重要的作用。如何采用更为可靠和高效的最大功率点跟踪控制策略，使太阳能电池板更加有效地将太阳能转换为电能，是光伏发电的关键技术之一。而并网光伏发电系统MPPT研究还处于初级阶段，扰动观测法由于实现简单，需要测量的参数少，是目前光伏系统中最为常见的MPPT方法。但该方法在系统达到最大功率点后会在其左右振荡，造成较大的能量损耗，所以研发设计一种能克服上述不足的自适应占空比扰动法具有一定的创新性和实用价值。通过对太阳能光伏电池的输出特性和最大功率点跟踪控制算法的研究，需要设计一款采用自适应区间扰动MPPT算法的控制系统。为了保证太阳能光伏发电的安全稳定运行,需要有一个完善的监控系统对光伏阵列控制系统进行有效监控，光伏控制系统作为光伏发电引入并网中的重要组成部分,它的正常工作与否直接影响着MPPT控制的安全稳定运行。因此,对光伏阵列控制系统的监控是整个电力系统远程监控的重中之重。为了克服现有技术上的不足,解决光伏控制系统人工巡视的方法不能及时发现安全跟踪隐患的问题,从而实现光伏控制系统运行安全状态远程在线监测,便可及时准确地监测其运行状态的变化,
技术实现思路
本技术提供一种基于MPPT的光伏发电监控系统，本技术通过两级变换结构 的光伏发电系统实现对光伏电池阵列最大功率点跟踪，该装置跟踪迅速，能够减少系统在最大功率点附近的振荡。本技术所采用的技术方案是：一种基于MPPT的光伏发电监控系统，系统主要由光伏MPPT控制系统端和无线通信监控系统端两部分组成；光伏MPPT控制系统端包括光伏电池、MPPT主控制器、DC/DC变换器、蓄电池组、DC/AC逆变器；所述无线通信监控系统端包括WIFI通信模块、近设备端无线路由器、转发服务器、远设备端无线路由器、4G服务器站点、便携移动设备；其中，光伏电池的输出端分别与MPPT主控制器以及DC/DC变换器的输入端连接，DC/DC变换器的输出端与蓄电池组连接，蓄电池组的输出端与DC/AC逆变器的输入端连接；MPPT主控制器的输出端与DC/DC变换器的输入端连接，MPPT主控制器与WIFI通信模块双向连接，WIFI通信模块与近设备端无线路由器双向连接，近设备端无线路由器与转发服务器双向连接，转发服务器的输出端分别与远设备端无线路由器以及4G服务器站点的输入端连接，远设备端无线路由器和4G服务器站点同时接入便携移动设备。上述MPPT控制系统端采用一个PI环节作为调制信号连接到MPPT主控制器来对信号进行隔离放大，控制DC/DC变换器的电器开关状态。上述DC/DC变换器为一个BOOST电路；DC/AC逆变器为高频或工频逆变器。上述转发服务器端开设二个端口，其中一个端口与远设备端无线路由器进行数据通信；另一端口与4G服务器站点进行数据通信。本技术一种基于MPPT的光伏发电监控系统，技术效果如下：1)本技术在扰动观测法的基础上，提出一种能克服以往不足的改进自适应占空比扰动法，采用两级变换结构的光伏发电系统实现对光伏电池阵列最大功率点跟踪，该方法跟踪迅速，能够减少系统在最大功率点附近的振荡。2)光伏发电系统包括DC/DC和DC/AC两级，两极式光伏并网发电系统的前后级具有独立的控制手段和目标，无需同步，可以分开设计，控制环节比较容易设计和实现。3)在输入MPPT主控制器前检测到的光伏电压与参考值相比较，差值经过一个PI环节作为调制信号，该调制信号与固定频率波形比较，结合DC/DC器产生的PWM开关控制信号占空比D，从而实现了改进的自适应占空比扰动法，提高系统的跟踪速度和精度。4)为了保证光伏发电端重要环节的安全、稳定运行，采用串口转WIFI模块和移动便携设 备通过云服务的数据转发，实现便携设备远程光伏发电监控功能，有利于及时掌握采用自适应区间MPPT光伏发电系统的性能参数测试和结果分析。5)基于设计系统的整体模型采用4G无线移动通信技术，将各种监控信息的相关数据存入数据库,管理各种监控信息,并向系统客户提供各种应用服务，用户可以通过便携式工具远程获取发电信息，使设备安全稳定运行。6)利用远程监控平台主要提供的用户发电信息，以便实时了解工作情况和维修，发电端采用WIFI通信方式，通过无线路由器发送并接收信息，再将所有的数据经过转发云服务器。附图说明图1是本技术的系统结构框图。具体实施方式如图1所示，所述监控系统主要由光伏MPPT的控制系统端和无线通信监控系统端组成，前控制端由光伏电池1与MPPT主控制器2和DC/DC变换器3直接相连，首先检测光伏电池阵列的电压和电流。根据提出的自适应占空比方法得到最大功率点的参考电压Uref与检测的光伏电池电压相比较，光伏发电MPPT控制系统端经过一个PI环节作为调制信号连接到MPPT主控制器2，该调制信号与固定频率的波形比较产生PWM开关控制信号D，再利用MPPT主控制器2对控制信号进行隔离放大，控制DC/DC变换器3的电器开关状态。光伏发电系统包括DC/DC变换器3和DC/AC逆变器5两个环节，作为第一级的DC/DC变换器3为一个BOOST电路，BOOST电路的另一个作用是对太阳能电池输出电压进行升压(因为太阳能电池阵列输出的直流电压比较低，通常低于电网电压的峰值)，通过对调整BOOST电路中功率开关器件的占空比D来控制光伏电池阵列的MPPT。经过BOOST电路后的输出电压进行升压后利用蓄电池组4进行储能，通常低于电网电压，蓄电池组4接入单向高频逆变器即可正常工作。作为第二级的DC/AC逆变器5为高频或工频逆变器，目的是将太阳能电池输出的直流电变换成交流电，主要控制输出电流使其与电网电压同频同相，功率因数近似为1，向电网输送有功功率。通过不断的调节开关器件的占空比，实现光伏电池阵列最大功率跟踪。所述后控制端MPPT主控制器2负责整个系统MPPT充电和WIFI通信模块6，发电系统终端的无线通信硬件采用WIFI转串口模块6，里面可配置转发服务器8的域名或IP、端口号等，两者通过单片机控制并结合利用近设备端无线路由器7，将封装好的一个数据帧在这个模块的串口进行上传。转发服务器端8开设二个端口，其中一个端口与远设备端无线路由器9进行数据通信，主要方便与光伏发电端的数据通信；另一端口与4G服务器站 点10进行数据通信，主要方便与手机端的数据通信。通常用户在便携移动设备端安装手本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于MPPT的光伏发电监控系统，其特征在于，系统主要由光伏MPPT控制系统端和无线通信监控系统端两部分组成；所述光伏MPPT控制系统端包括光伏电池(1)、MPPT主控制器(2)、DC/DC变换器(3)、蓄电池组(4)、DC/AC逆变器(5)；所述无线通信监控系统端包括WIFI通信模块(6)、近设备端无线路由器(7)、转发服务器(8)、远设备端无线路由器(9)、4G服务器站点(10)、便携移动设备(11)；其中，光伏电池(1)的输出端分别与MPPT主控制器(2)以及DC/DC变换器(3)的输入端连接，DC/DC变换器(3)的输出端与蓄电池组(4)连接，蓄电池组(4)的输出端与DC/AC逆变器(5)的输入端连接；MPPT主控制器(2)的输出端与DC/DC变换器(3)的输入端连接，MPPT主控制器(2)与WIFI通信模块(6)双向连接，WIFI通信模块(6)与近设备端无线路由器(7)双向连接，近设备端无线路由器(7)与转发服务器(8)双向连接，转发服务器(8)的输出端分别与远设备端无线路由器(9)以及4G服务器站点(10)的输入端连接，远设备端无线路由器(9)和4G服务器站点(10)同时接入便携移动设备(11)。...
【技术特征摘要】
1.一种基于MPPT的光伏发电监控系统，其特征在于，系统主要由光伏MPPT控制系统端和无线通信监控系统端两部分组成；所述光伏MPPT控制系统端包括光伏电池(1)、MPPT主控制器(2)、DC/DC变换器(3)、蓄电池组(4)、DC/AC逆变器(5)；所述无线通信监控系统端包括WIFI通信模块(6)、近设备端无线路由器(7)、转发服务器(8)、远设备端无线路由器(9)、4G服务器站点(10)、便携移动设备(11)；其中，光伏电池(1)的输出端分别与MPPT主控制器(2)以及DC/DC变换器(3)的输入端连接，DC/DC变换器(3)的输出端与蓄电池组(4)连接，蓄电池组(4)的输出端与DC/AC逆变器(5)的输入端连接；MPPT主控制器(2)的输出端与DC/DC变换器(3)的输入端连接，MPPT主控制器(2)与WIFI通信模块(6)双向连接，WIFI通信模块(6)与近设备端无线路由器(7)双向...
【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，李浩，陈维，陈代才，张智，施梦奇，邱天怡，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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