太阳能功率监测和优化设备、系统以及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于监测和优化一个或多个太阳能电池板的功率输出的设备，所述设备耦合到所述一个或多个太阳能电池板，所述设备包含处理器，处理器被配置成生成周期波并且将周期波施加到一个或多个太阳能电池板的输出上。模数电压和电流转换器分别接收来自一个或多个太阳能电池板的电压和电流信号并且向处理器提供数字电压和电流信号。处理器被配置成：计算施加到一个或多个太阳能电池板的输出上的周期波的电压振幅和直流偏移；基于电压振幅和直流偏移计算一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分；以及修改一个或多个太阳能电池板的电压，使得一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分为零，或基本上为零。或基本上为零。或基本上为零。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能功率监测和优化设备、系统以及方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳能功率监测和优化设备、系统以及相关方法。特别地，本专利技术涉及一种用于监测和优化一个或多个太阳能电池板的功率输出的设备、包含一个或多个此类设备的通信和监测系统，以及相关方法。本专利技术的特定实施例涉及与太阳能电池板相关的安全设备、系统以及方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池板和太阳能电池阵广泛用于在工业、商业和住宅环境中生成电。希望优化太阳能电池板的功率输出以使生成的电最大化。还希望使太阳能电池板的效率最大化并且减少由于例如热而引起的损耗。
[0003]与太阳能电池板一起使用的用于生成电的已知电源切换设备通常遇到的问题包括切换速度慢、不需要的谐波干扰和噪声、产热，其需要使用庞大的散热器，以及此类产品在恶劣环境条件下的寿命缩短。已知的太阳能电池阵中的电源切换设备的另一问题是，在发生火灾的情况下，许多太阳能电池阵被认为与来自消防软管中的水一起使用是不安全的。
[0004]专利技术目的
[0005]本专利技术的优选目的是提供一种太阳能功率监测设备和/或系统和/或方法，其解决或至少改善一个或多个上述问题和/或提供有用的商业选择。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例涉及一种用于监测和优化一个或多个太阳能电池板的功率输出的设备，该设备连接到该一个或多个太阳能电池板。本专利技术的实施例还涉及包含安全开关或安全设施的此类设备。本专利技术的另一些实施例涉及包含一个或多个此类设备的通信和监测系统。本专利技术的又一些实施例涉及监测和优化一个或多个太阳能电池板的功率输出的方法。
[0007]根据一个方面，但不一定是最宽泛的方面，本专利技术涉及一种用于耦合到一个或多个太阳能电池板以监测和优化该一个或多个太阳能电池板的功率输出的设备，该设备包含：
[0008]处理器，该处理器被配置成生成周期波并且将该周期波施加到一个或多个太阳能电池板的输出上；
[0009]模数电压转换器，该模数电压转换器用于接收来自一个或多个太阳能电池板的电压信号；以及
[0010]模数电流转换器，该模数电流转换器用于接收来自一个或多个太阳能电池板的电流信号；
[0011]其中处理器被配置成：
[0012]接收来自电压转换器的数字电压信号并且接收来自电流转换器的数字电流信号；
[0013]计算施加到一个或多个太阳能电池板的输出上的周期波的电压振幅和周期波的直流偏移；
[0014]基于来自低通滤波器的输出计算一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分；以及
[0015]修改一个或多个太阳能电池板的电压，使得该一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分为零，或基本上为零，并且因此最大化。
[0016]适当地，周期波是任意形状和恒定频率的任何重复波。优选地，周期波是正弦波。或者，周期波是方波、锯齿波或另一形状的周期波。
[0017]适当地，周期波是施加到一个或多个太阳能电池板的输出上的重复电压波或重复电流波。
[0018]适当地，周期波在测量周期之间具有恒定频率。或者，周期波的频率在测量周期之间不同。
[0019]在一些实施例中，处理器被配置成将低通滤波器施加到数字电压信号上，并且将低通滤波器施加到数字电流信号上，以计算周期波的电压振幅和直流偏移。
[0020]在其它实施例中，处理器被配置成将低通滤波器和带通滤波器施加到数字电压信号和数字电流信号中的每一个，以计算周期波的电压振幅和直流偏移。
[0021]在其它实施例中，处理器被配置成将傅立叶变换施加到数字电压信号上，并且将傅立叶变换施加到数字电流信号上，以计算周期波的电压振幅和直流偏移。
[0022]优选地，该设备包含双向或单向功率转换器，用于接收来自处理器的控制信号，以修改一个或多个太阳能电池板的电压，使得一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分为零，或基本上为零，并且因此最大化。
[0023]优选地，控制信号基于最大功率点控制器模块的输出和周期波电压或电流控制器模块的输出，诸如设备的太阳能电池板正弦波电压或电流控制器模块或方波电压或电流控制器模块。
[0024]优选地，通过在与双向或单向功率转换器通信的输出能量存储装置和与双向或单向功率转换器和一个或多个太阳能电池板通信的输入能量存储装置之间移动能量来施加周期波。
[0025]优选地，输出能量存储装置和/或输入能量存储装置呈电容器的形式。
[0026]优选地，该设备包含印刷电路板(PCB)，该印刷电路板具有包含处理器的第一控制侧和包含多个电源切换部件的第二相对电源侧，该电源切换部件优选地基本上以U形或C形布置在功率电感器周围，以使电源切换速度最大化，和/或使谐波噪声最小化和/或避免对散热器的需求。
[0027]优选地，该设备包含全塑料外壳。
[0028]适当地，该设备通过该设备在包含该设备和一个或多个太阳能电池板的电路上施加电压脉冲以查找电流来检测耦合到该电路的太阳能电路断路器或隔离器开关的状态。
[0029]适当地，电路包含在太阳能电路断路器或隔离器开关的负载侧上的电容器，并且该设备在太阳能电路断路器或隔离器开关闭合时检测电容器。
[0030]根据另一方面，但不一定是最宽泛的方面，本专利技术涉及一种通过将设备耦合到一个或多个太阳能电池板来监测和优化一个或多个太阳能电池板功率输出的方法，该方法包
含：
[0031]在处理器中生成周期波并且将该周期波施加到一个或多个太阳能电池板的输出上；
[0032]在该设备的模数电压转换器中接收来自一个或多个太阳能电池板的电压信号；
[0033]在该设备的模数电流转换器中接收来自一个或多个太阳能电池板的电流信号；
[0034]在耦合到电压转换器的处理器中接收数字电压信号；
[0035]在耦合到电流转换器的处理器中接收数字电流信号；
[0036]该处理器：
[0037]计算施加到一个或多个太阳能电池板的输出上的周期波的电压振幅和周期波的直流偏移；
[0038]基于来自低通滤波器的输出计算一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分；以及
[0039]修改一个或多个太阳能电池板的电压，使得该一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分为零，或基本上为零，并且因此最大化。
[0040]计算周期波的电压振幅和直流偏移可以包含以下中的一个：
[0041]处理器将低通滤波器施加到数字电压信号上，并且将低通滤波器施加到数字电流信号上；或
[0042]处理器将低通滤波器和带通滤波器施加到数字电压信号和数字电流信号中的每一个；或
[0043]处理器将傅立叶变换施加到数字电压信号上，并且将傅立叶变换施加到数字电流信号上。
[0044]该方法可以包含通过在与双向或单向功率转换器通信的输出能量存储装置和与双向或单向功率转换器和一个或多个太阳能电池板通信的输入能量存储装置之间移动能量来将周期波施加到一个或多个太阳能电池板的输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于耦合到一个或多个太阳能电池板以监测和优化所述一个或多个太阳能电池板的功率输出的设备，所述设备包含：处理器，所述处理器被配置成生成周期波并且将所述周期波施加到所述一个或多个太阳能电池板的输出上；模数电压转换器，所述模数电压转换器用于接收来自所述一个或多个太阳能电池板的电压信号；以及模数电流转换器，所述模数电流转换器用于接收来自所述一个或多个太阳能电池板的电流信号；其中所述处理器被配置成：接收来自所述电压转换器的数字电压信号和来自所述电流转换器的数字电流信号；计算施加到所述一个或多个太阳能电池板的所述输出上的所述周期波的电压振幅和所述周期波的直流偏移；基于所述周期波的所述电压振幅和所述直流偏移计算所述一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分；以及修改所述一个或多个太阳能电池板的所述电压，使得所述一个或多个太阳能电池板的所述功率和所述电压的所述差分为零，或基本上为零。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述周期波是任意形状的任何重复波。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述周期波选自如下：正弦波；方波；锯齿波；另一形状的周期波。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述周期波是施加到所述一个或多个太阳能电池板的所述输出上的重复电压波。5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述周期波是施加到所述一个或多个太阳能电池板的所述输出上的重复电流波。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述周期波在测量周期之间具有恒定频率。7.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述周期波的频率在测量周期之间不同。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述处理器被配置成将低通滤波器施加到所述数字电压信号上，并且将低通滤波器施加到所述数字电流信号上，以计算所述周期波的所述电压振幅和所述直流偏移。9.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述处理器被配置成将低通滤波器和带通滤波器施加到所述数字电压信号和所述数字电流信号中的每一个，以计算所述周期波的所述电压振幅和所述直流偏移。10.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述处理器被配置成将傅立叶变换施加到所述数字电压信号上，并且将傅立叶变换施加到所述数字电流信号上，以计算所述周期波的所述电压振幅和所述直流偏移。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其包含双向或单向功率转换器，所述双向或单向功率转换器接收来自所述处理器的控制信号以修改所述一个或多个太阳能电池板的所述电压，使得所述一个或多个太阳能电池板的所述功率和所述电压的所述差分为零，
或基本上为零。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制信号基于所述设备的最大功率点控制器模块的输出和周期波控制器模块的输出。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述周期波控制器模块是电压控制器模块或电流控制器模块。14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其中通过在与所述双向或单向功率转换器通信的输出能量存储装置和与所述双向或单向功率转换器和所述一个或多个太阳能电池板通信的输入能量存储装置之间移动能量来施加所述周期波。15.根据权利要求14所述的设备，其中所述输出能量存储装置和/或所述输入能量存储装置呈电容器的形式。16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其包含印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包含所述处理器的第一控制侧和包含多个电源切换部件的第二相对电源侧。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述多个电源切换部件基本上以U形或C形布置在功率电感器周围，以使电源切换速度最大化，和/或使谐波噪声最小化和/或避免对散热器的需求。18.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述设备包含全塑料外壳。19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述设备通过所述设备在包含所述设备和所述一个或多个太阳能电池板的电路上施加电压脉冲以查找电流来检测耦合到所述电路的太阳能电路断路器或隔离器开关的状态。20.根据权利要求19所述的设备，其中所述电路包含在所述太阳能电路断路器或隔离器开关的负载侧上的电容器，并且所述设备在所述太阳能电路断路器或隔离器开关闭合时检测所述电容器。21.一种通过将设备耦合到一个或多个太阳能电池板来监测和优化一个或多个太阳能电池板的功率输出的方法，所述方法包含：在处理器中生成周期波并且将所述周期波施加到所述一个或多个太阳能电池板的输出上；在所述设备的模数电压转换器中接收来自所述一个或多个太阳能电池板的电压信号；在所述设备的模数电流转换器中接收来自所述一个或多个太阳能电池板的电流信号；在耦合到所述电压转换器的所述处理器中接收数字电压信号；在耦合到所述电流转换器的所述处理器中接收数字电流信号；所述处理器：计算施加到所述一个或多个太阳能电池板的所述输出上的所述周期波的电压振幅和所述周期波的直流偏移；基于来自低通滤波器的输出计算所述一个或多个太阳能电池板的功率和电压的差分；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：康泰澳洲有限公司，
类型：发明
国别省市：