一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统技术方案

一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统属于太阳能光伏发电技术领域，尤其涉及一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统。本发明专利技术提供一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统。本发明专利技术包括光照强度检测电路、逆变器通信电路、继电器控制电路、按键电路、液晶显示屏电路和中心处理电路，其结构要点光照强度检测电路的信号输出端口与中心处理电路的信号输入端口相连，逆变器通信电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、并网逆变器的信号传输端口相连，中心处理电路的控制信号输出端口与继电器控制电路的控制信号输入端口相连，按键电路的控制信号输出端口与中心处理电路的控制信号输入端口相连。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统
本专利技术专利属于太阳能光伏发电
，尤其涉及一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统。
技术介绍
光伏并网发电系统的电气结构通常是由一定容量的光伏阵列匹配一台相应容量的并网逆变器进行发电，例如一个容量为50kWp的光伏阵列一般匹配一台额定功率为50kW的并网逆变器。这种系统的优点是电气结构简单，设计周期较短。但这种系统存在以下问题，在许多情况下光伏阵列接收到的光照强度较低，包括：（1）气象条件的影响，在沙尘、雾霾、阴雨天等环境下，太阳光由于受到空气中杂质的影响，被大量反射、折射、散射或吸收掉了，到达光伏阵列表面的能量较少；（2）太阳辐照时间的影响，在清晨或傍晚的时间段内，太阳处于偏向正东或正西方位，而光伏阵列的安装方位一般都朝向正南，太阳光的入射方向与光伏组件法线方向夹角较大，光伏组件单位面积上接收到的太阳能较少；（3）安装角度的影响，一些光伏项目由于受到场地限制、业主要求等因素的影响，光伏组件不能按照当地的年辐照量最佳倾角进行安装，需要降低组件的安装角度，特别是许多屋顶电站出于对安全因素的考虑，采用0度角平铺的方式，这种情况会大幅减少光伏组件接收到的辐照量。在上述各种情况下光伏阵列输出的直流功率都会大幅减少，使并网逆变器工作在低负荷区间。由于并网逆变器在低负荷区间的逆变效率会大幅衰减，从而导致整个光伏并网系统的逆变效率大幅降低，直接减少了发电量。此外由于并网逆变器的运行功率损耗随并网逆变器功率等级的增加而增加，例如额定功率50kW逆变器的运行功率损耗相当于5台10kW逆变器的运行功率损耗，如果在光伏阵列输入功率较低时仍使用额定功率较大的逆变器，将导致许多能量被浪费在逆变器的运行功率损耗方面。目前从国内外的研究报告和相关报导看，尚缺乏行之有效的解决办法。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，本专利技术包括光照强度检测电路、逆变器通信电路、继电器控制电路、按键电路、液晶显示屏电路和中心处理电路，其结构要点光照强度检测电路的信号输出端口与中心处理电路的信号输入端口相连，逆变器通信电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、并网逆变器的信号传输端口相连，中心处理电路的控制信号输出端口与继电器控制电路的控制信号输入端口相连，按键电路的控制信号输出端口与中心处理电路的控制信号输入端口相连，液晶显示屏电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、液晶显示屏的信号传输端口相连；所述按键电路的控制信号输入端口与键盘的控制信号输出端口相连。作为一种优选方案，本专利技术所述光照强度检测电路为由光强度检测模块内部的光强度传感器检测环境光照强度模拟信号，并将光照强度模拟信号通过检测芯片内部的模数转换器变为数字信号；所述逆变器通信电路为由中心处理电路中的MCU处理器通过485通信芯片读取并网逆变器的交流输出功率值；所述继电器控制电路为由中心处理电路中的MCU处理器通过IO口输出控制信号，经过光耦隔离后控制发电系统中的继电器，从而启动不同功率等级的并网逆变器。作为另一种优选方案，本专利技术所述按键电路和液晶显示屏电路的功能是设置调节系统的初始参数，包括光伏阵列功率、折减系数、巡检间隔时间等，并通过液晶显示屏在线查看系统的工作状态和各物理量的历史数据。作为另一种优选方案，本专利技术所述中心处理电路包括程序下载与在线调试电路、时钟电路、MCU处理器电路和电源电路，MCU处理器端口分别与程序下载与在线调试电路端口、时钟电路端口相连，电源电路为MCU处理器和电路中其它需要3.3V电源供电的芯片供电。作为另一种优选方案，本专利技术所述中心处理电路采集光照强度值，读取并网逆变器的交流输出功率值，计算当前光照条件下光伏阵列可发出的直流功率值，实时启动不同功率等级的并网逆变器。作为另一种优选方案，本专利技术所述程序下载与在线调试电路包括电阻R3～R8、电容C12、接插口J2，电阻R3一端分别与电源VCC3.3V、电阻R4一端、电阻R5一端、电阻R6一端、电阻R7一端、电容C12一端、接插口J2的1脚、接插口J2的2脚相连，电阻R3另一端分别与接插口J2的15脚、U1的7脚相连，电阻R4另一端分别与接插口J2的13脚、U1的55脚相连，电阻R5另一端分别与接插口J2的7脚、U1的46脚相连，电阻R6另一端分别与接插口J2的5脚、U1的50脚相连，电阻R7另一端分别与接插口J2的3脚、U1的56脚相连，电阻R8一端分别与接插口J2的9脚、U1的49脚相连，电阻R8另一端接地，电容C12另一端分别与接插口J2的4、6、8、10、12、14、16、18、20脚相连，接插口J2的20脚接地。作为另一种优选方案，本专利技术所述电阻R3～R8采用12K欧姆电阻，电容C12采用0.1μF电容。作为另一种优选方案，本专利技术所述时钟电路包括电阻R2、电容C6、电容C7、晶振Z1，电容C6一端分别与U1的5脚、电阻R2一端、晶振Z1一端相连，电容C6另一端分别与地线、电容C7一端相连，电容C7另一端分别与晶振Z1另一端、电阻R2另一端、U1的6脚脚相连。作为另一种优选方案，本专利技术所述电阻R2采用1.5M欧姆电阻，电容C6、C7采用20pF电容，晶振Z1采用4MHz晶振。作为另一种优选方案，本专利技术所述MCU处理器电路包括电阻R1、电容C1~C5、MCU处理器U1，电阻R1一端与U1的60脚相连，电阻R1另一端接地，电容C1一端与U1的12脚相连，电容C1另一端与U1的13脚相连，电容C2一端与U1的18脚相连，电容C2另一端与U1的19脚相连，电容C3一端与U1的31脚相连，电容C3另一端与U1的32脚相连，电容C4一端与U1的63脚相连，电容C4另一端与U1的64脚相连，电容C5一端与U1的47脚相连，电容C5另一端与U1的48脚相连，MCU处理器U1的1、13、19、32、48、64脚与电源VCC3.3V相连，MCU处理器U1的12、18、31、47、63脚接地。作为另一种优选方案，本专利技术所述电容C1~C5采用0.1μF电容，电阻R1采用12K欧姆电阻，MCU处理器U1采用STM32F103REY6芯片。作为另一种优选方案，本专利技术所述电源电路包括电解电容C8和C11、电容C9和C10、电源转换芯片U2、接插口J1，电解电容C8的正极分别与电源VCC5V、电容C9一端、U2的3脚、接插口J1的1脚相连，电解电容C8的负极分别与电容C9另一端、U2的1脚、电容C10一端、电解电容C11的负极、接插口J2的2脚相连，U2的1脚接地，电解电容C11的正极分别与电容C10另一端、U2的2脚、电源VCC3.3V相连。作为另一种优选方案，本专利技术所述电容C8、C11采用22μF电解电容，电容C9、C10采用0.1μF电容，电源转换芯片采用AMS1117-3.3。作为另一种优选方案，本专利技术所述逆变器通信电路包括MAX3485芯片U3、电阻R9～R12、接插口J3，U3的1脚与U1的43脚相连，U3的2脚分别与U3的3脚、U1的44脚相连，U3的4脚与U1的42脚相连，电阻R9一端分别与电源VCC3.3V、U3的8脚相连，电阻R9另一端分别与电阻R12一端、U3的6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统，包括光照强度检测电路、逆变器通信电路、继电器控制电路、按键电路、液晶显示屏电路和中心处理电路，其结构要点光照强度检测电路的信号输出端口与中心处理电路的信号输入端口相连，逆变器通信电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、并网逆变器的信号传输端口相连，中心处理电路的控制信号输出端口与继电器控制电路的控制信号输入端口相连，按键电路的控制信号输出端口与中心处理电路的控制信号输入端口相连，液晶显示屏电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、液晶显示屏的信号传输端口相连；所述按键电路的控制信号输入端口与键盘的控制信号输出端口相连；所述中心处理电路包括程序下载与在线调试电路、时钟电路、MCU处理器电路和电源电路，MCU处理器端口分别与程序下载与在线调试电路端口、时钟电路端口相连，电源电路为MCU处理器和电路中其它需要3.3V电源供电的芯片供电；所述逆变器通信电路包括MAX3485芯片U3、电阻R9～R12、接插口J3，U3的1脚与U1的43脚相连，U3的2脚分别与U3的3脚、U1的44脚相连，U3的4脚与U1的42脚相连，电阻R9一端分别与电源VCC3.3V、U3的8脚相连，电阻R9另一端分别与电阻R12一端、U3的6脚相连，电阻R12另一端与接插口J3的1脚相连，电阻R10一端分别与U3的5脚、地线相连，电阻R10另一端分别与电阻R11一端、U3的7脚相连，电阻R11另一端与接插口J3的2脚相连；所述液晶显示屏电路包括电阻R33～R34、液晶显示屏U9，R33一端分别与电源VCC3.3V、U9的2脚相连，R33另一端分别与R34一端、U9的3脚相连，R34另一端与U9的19脚相连，U9的1脚接地，U9的4~6脚分别与U1的8~10脚对应相连，U9的7~14脚分别与U1的33~40脚对应相连，U9的15~18脚分别与U1的14~17脚对应相连，U9的20脚与电源VCC3.3V相连；所述继电器控制电路包括TLP521‑4芯片U10、电阻R35～R37、接插口J6，U10的1脚通过电阻R35与电源VCC3.3V相连，U10的3脚通过电阻R36与电源VCC3.3V相连，U10的5脚通过电阻R37与电源VCC3.3V相连，U10的2、4、6脚分别与U1的51、52、53脚对应相连，U10的12、14、16脚均与电源VOUT相连，U10的15、13、11脚分别与接插口J6的2、3、4脚对应相连，接插口J6的1脚与电源VOUT相连。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统，包括光照强度检测电路、逆变器通信电路、继电器控制电路、按键电路、液晶显示屏电路和中心处理电路，其结构要点光照强度检测电路的信号输出端口与中心处理电路的信号输入端口相连，逆变器通信电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、并网逆变器的信号传输端口相连，中心处理电路的控制信号输出端口与继电器控制电路的控制信号输入端口相连，按键电路的控制信号输出端口与中心处理电路的控制信号输入端口相连，液晶显示屏电路的信号传输端口分别与中心处理电路的信号传输端口、液晶显示屏的信号传输端口相连；所述按键电路的控制信号输入端口与键盘的控制信号输出端口相连；所述中心处理电路包括程序下载与在线调试电路、时钟电路、MCU处理器电路和电源电路，MCU处理器端口分别与程序下载与在线调试电路端口、时钟电路端口相连，电源电路为MCU处理器和电路中其它需要3.3V电源供电的芯片供电；所述逆变器通信电路包括MAX3485芯片U3、电阻R9～R12、接插口J3，U3的1脚与U1的43脚相连，U3的2脚分别与U3的3脚、U1的44脚相连，U3的4脚与U1的42脚相连，电阻R9一端分别与电源VCC3.3V、U3的8脚相连，电阻R9另一端分别与电阻R12一端、U3的6脚相连，电阻R12另一端与接插口J3的1脚相连，电阻R10一端分别与U3的5脚、地线相连，电阻R10另一端分别与电阻R11一端、U3的7脚相连，电阻R11另一端与接插口J3的2脚相连；所述液晶显示屏电路包括电阻R33～R34、液晶显示屏U9，R33一端分别与电源VCC3.3V、U9的2脚相连，R33另一端分别与R34一端、U9的3脚相连，R34另一端与U9的19脚相连，U9的1脚接地，U9的4~6脚分别与U1的8~10脚对应相连，U9的7~14脚分别与U1的33~40脚对应相连，U9的15~18脚分别与U1的14~17脚对应相连，U9的20脚与电源VCC3.3V相连；所述继电器控制电路包括TLP521-4芯片U10、电阻R35～R37、接插口J6，U10的1脚通过电阻R35与电源VCC3.3V相连，U10的3脚通过电阻R36与电源VCC3.3V相连，U10的5脚通过电阻R37与电源VCC3.3V相连，U10的2、4、6脚分别与U1的51、52、53脚对应相连，U10的12、14、16脚均与电源VOUT相连，U10的15、13、11脚分别与接插口J6的2、3、4脚对应相连，接插口J6的1脚与电源VOUT相连。2.根据权利要求1所述一种太阳能并网发电逆变功率阶梯调节系统，其特征在于所述光照强度检测电路为由光强度检测模块内部的光强度传感器检测环境光照强度模拟信号，并将光照强度模拟信号通过检测芯片内部的模数转换器变为数字信号；所述逆变器通信电路为由中心处理电路中的MCU处理器通过485通...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵婷婷，李潇潇，夏之秋，刘莹，王春鹏，王黎明，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21