光伏电池阵列的组态优化控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术是一种光伏电池阵列的组态优化控制系统及其控制方法。本发明专利技术控制系统包括有检测光伏电池阵列入射光强的光强度传感器，检测光伏电池阵列表面温度的温度传感器，检测光伏电池阵列输出电流、端电压的电流、端电压传感器，Ａ／Ｄ转换模块、ＣＰＵ控制单元、组态开关控制模块、光伏电池阵列，其中光强度传感器，温度传感器，电流、端电压传感器的输出端与Ａ／Ｄ转换模块的输入端连接，Ａ／Ｄ转换模块的输出端与ＣＰＵ控制单元的输入端连接，ＣＰＵ控制单元的输出端与组态开关控制模块的输入端连接，组态开关控制模块的开关器件Ｋ↓［０］～Ｋ↓［ｎ］与光伏电池阵列连接。本发明专利技术通过实时检测光伏电池阵列输出功率、表面温度和入射光强等参数。并根据光伏电池阵列的入射光强和表面温度来控制光伏阵列的组态方式，并通过本发明专利技术所设计的组态控制电路来实现光伏电池阵列的组态变换，更好的发挥光伏发电系统的工作效率和发电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电
，是一种可减少目前光伏发电控 制系统中间环节，提高光伏电池发电系统工作效率和发电量的光伏电 池阵列的组态优化控制系统及其控制方法。
技术介绍
光伏电池阵列的安装环境和安装位置不同对光伏电池阵列的运行 影响较大。随着太阳光入射角度的变化，不同方向的光伏电池阵列的 有效入射光强和光伏电池的表面温度差别较大。因而，同一型号和相 同组合方式的光伏电池阵列在最大功率点输出时，光伏电池阵列输出 端电压存在较大的差异。目前大多数光伏阵列采用固定的组态方式输 出，当入射光强和光伏电池阵列表面温度发生变化，其中部分光伏电 池偏离最大功率输出工作点，甚至一些光伏电池不能有效输出电能， 使得光伏电池阵列的有效利用率大大降低。此外，为了实现光伏电池最大功率输出，目前常在光伏电池和负载之间通过DC/DC变换器来克服光伏电池最大功率输出点端电压的 变化带来的影响。光伏电池阵列通过组态变换，把光伏电池阵列输出 端电压控制在一定范围内，可减少光伏电池发电系统的中间环节，从 而提高系统的整体转换效率，但其不能实现实时监测及控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种可大大提高光伏电 池阵列的有效利用率，提高光伏电池阵列的输出功率的光伏电池阵列 的组态优化控制系统。本专利技术设计合理，使用效果好。本专利技术的另一目的在于提供一种可实现实时监测及控制，且控 制简单方便的光伏电池阵列的组态优化控制系统的控制方法。本专利技术的技术方案是包括有检测光伏电池阵列入射光强的光 强度传感器，检测光伏电池阵列表面温度的温度传感器，检测光伏电池阵列输出电流、端电压的电流、端电压传感器，A/D转换模块、CPU 控制单元、组态开关控制模块、光伏电池阵列，其中光强度传感器， 温度传感器，电流、端电压传感器的输出端与A/D转换模块的输入端 连接，A/D转换模块的输出端与CPU控制单元的输入端连接，CPU控 制单元的输出'端与组态开关控制模块的输入端连接，组态开关控制模 块的开关器件K。 Kn与光伏电池阵列连接。上述组态开关控制模块的开关器件K。 Kn为继电器开关触点。 上述组态控制模块的开关器件K。 Kn均包括有常开开关及常闭开关。上述光伏电池阵列包括有n列光伏电池，每一列光伏电池包括 有若干行，n列光伏电池中的相邻各行光伏电池各分别通过开关器件 K。 Kn的常开开关连接，相邻各列光伏电池分别通过开关器件K。 Kn 的常闭开关连接。上述含CPU的控制单元为单片机或DSP或PC机。 本专利技术光伏电池阵列的组态优化控制系统的控制方法，其包括 有如下步骤1)光强度传感器检测光伏电池阵列入射光强，温度传感器检测 光A电池阵列表面温度，电流、端电压传感器检测光伏电池阵列输出的电流及端电压，并把检测数据通过A/D转换模块送至含CPU的控制单元；2) 含CPU的控制单元通过上述检测数据建立优化光伏电池阵列的组态方式的数学模型；3 )含CPU的控制单元把组态方式发送至组态开关控制模块； 4)组态开关控制模块实现对光伏电池阵列的组态方式的控制。 本专利技术与现有技术相比，具有如下特点1)本专利技术通过检测光伏电池阵列的入射光强和表面温度，建立 光伏阵列组的数学模型，以优化光伏阵列的组态方式；2 )本专利技术根据优化后的组态方式来控制光伏阵列的组态开关模 块，改变光伏阵列的组态方式，从而提高光伏阵列的输出功率；3) 本专利技术的含CPU的控制单元能实时监测当前光伏阵列的输出功率、光伏组件表面温度、光伏阵列入射光强和光伏阵列的组态方式等；4) 本专利技术通过组态方式的不同，实现电池阵列最大输出功率输出点的端电压工作在一定的范围内，减少光伏阵列输出的最大功率跟踪环节或DC/DC环节；5 )本专利技术光伏阵列组态开关控制模块的开关器件K。 ~ Kn为继电 器开关触点，线圈可由组态控制模块实现控制，控制简单方便；6)本专利技术的组态连接方式内置于光伏电池板，可实现在光伏电 池板的内部优化组态。本专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的光伏电池阵列的 组态优化控制系统及其控制方法。附图说明图l为本专利技术的原理图2为本专利技术光伏电池阵列组态的连接示意图。具体实施方式 实施例本专利技术的结构示意图如图1、 2、 3、 4所示，包括有检测光伏电 池阵列入射光强的光强度传感器1,检测光伏电池阵列表面温度的温 度传感器2，检测光伏电池阵列输出电流、端电压的电流、端电压传 感器3， A/D转换模块4、 CPU控制单元5、组态开关控制模块6、光 伏电池阵列7,其中光强度传感器1,温度传感器2,电流、端电压 传感器3的输出端与A/D转换模块4的输入端连接，A/D转换模块4 的输出端与CPU控制单元5的输入端连接，CPU控制单元5的输出端 与组态开关控制模块6的输入端连接，组态开关控制模块6的开关器 件K。 Kn与光伏电池阵列7连接。'本实施例中，上述组态开关控制模块6的开关器件K。 Kn为继 电器开关触点。上述组态控制模块的开关器件K。 Kn均包括有常开 开关及常闭开关。本实施例中，上述光伏电池阵列7包括有n列光伏电池，每一 列光伏电池包括有若干行，n列光伏电池中的相邻各行光伏电池各分 别通过开关器件K。 Kn的常开开关连接，相邻各列光伏电池分别通 过开关器件K。 Kn的常闭开关连接。上述含CPU的控制单元5为单 片机或DSP或p6机。本实施例中，含CPU的控制单元5为单片机。本专利技术光伏电池阵列的组态优化控制系统的控制方法，其包括 有如下步骤1 )光强度传感器1检测光伏电池阵列入射光强，温度传感器2 检测光伏电池阵列表面温度，电流、端电压传感器3检测光伏电池阵列输出的电流及端电压，并把检测数据通过A/D转换模块4送至含 CPU的控制单元5;2 )含CPU的控制单元5通过上述检测数据建立优化光伏电池阵 列7的组态方式的数学模型；3 )含CPU的控制单元5把组态方式发送至组态开关控制模块6; 4)组态开关控制模块6实现对光伏电池阵列7的组态方式的控制。本专利技术的工作原理如下光强度传感器1、温度传感器2和电流、端电压传感器3实时检测光伏电池光伏电池阵列的入射光强、表面温度和光伏阵列输出电流、端电压后，经A/D转换模块4，把数据送入含CPU的控制单元5,含CPU的控制单元5根据检测到的数据得出系统光伏阵列的组态方式，发送至组态开关控制模块6，系统通过控制组态开关模块6来实现对光伏电池阵列7的组态方式的控制。组态开关模块6的开关器件接在光伏电池阵列7上，不同的开关组合模式对应着不同的光伏阵列组态方式，系统的组态开关模块6的电路如图2所示，当太阳光强由强变弱时，光伏电池阵列7在最大输出功率点处的端电压逐渐降低，当光伏电池端电压低于设定值时，组态开关控制模块6的开关器件K。 Kn由常开开关闭合，常闭开关断开，从而实现光伏电池阵列输出端电压的提高。上述含CPU的控制单元5实时显示当前光伏阵列的输出功率。权利要求1、一种光伏电池阵列的组态优化控制系统，其特征在于包括有检测光伏电池阵列入射光强的光强度传感器(1)，检测光伏电池阵列表面温度的温度传感器(2)，检测光伏电池阵列输出电流、端电压的电流、端电压传感器(3)，A/D转换模块(4)、含CPU的控制单元(5)、组态开关控制模块(6)、光伏电池阵列(7)，其中光强度传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电池阵列的组态优化控制系统，其特征在于包括有检测光伏电池阵列入射光强的光强度传感器（１），检测光伏电池阵列表面温度的温度传感器（２），检测光伏电池阵列输出电流、端电压的电流、端电压传感器（３），Ａ／Ｄ转换模块（４）、含ＣＰＵ的控制单元（５）、组态开关控制模块（６）、光伏电池阵列（７），其中光强度传感器（１），温度传感器（２），电流、端电压传感器（３）的输出端与Ａ／Ｄ转换模块（４）的输入端连接，Ａ／Ｄ转换模块（４）的输出端与含ＣＰＵ的控制单元（５）的输入端连接，含ＣＰＵ的控制单元（５）的输出端与组态开关控制模块（６）的输入端连接，组态开关控制模块（６）的开关器件Ｋ↓［０］～Ｋｎ与光伏电池阵列（７）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张淼，岑长岸，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]