一种太阳能与光纤供能混合供电装置及优化控制方法制造方法及图纸

一种太阳能与光纤供能混合供电装置及优化控制方法

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能与光纤供能混合供电装置及优化控制方法


[0001]本专利技术属于电力电缆
，具体涉及一种太阳能与光纤供能混合供电装置及优化控制方法
。

技术介绍

[0002]随着光纤传能技术的飞速发展，目前输电线路状态在线监测装置在电力电缆领域用量逐渐增加
。
由于输电线路状态在线监测装置一般安装在输电线路及输电线路杆塔上，所以装置一般使用太阳能电池板及蓄电池进行供电
。
太阳能电池板供电容易受环境影响，不能实现白天黑夜持续工作，夜晚一般使用蓄电池内存储的能量进行供电
。
蓄电池的循环寿命较短，大量频繁的更换电池造成人力
、
物力成本的增加，同时更换需要施工人员高空作业，存在安全隐患
。
如果电池漏液，会造成起火
。
[0003]中国专利
CN210350846U
公开了一种混合供电装置及配电自动化终端，混合供电装置用语为配电自动化终端的用电器件供电
。
该公开电流互感器安装的时候可能会出现卡扣没卡紧或是铁芯没有闭合，在运行过程中会出现互感器脱落或者断开的风险；安装后如果被人为二次打开后，会出现无信号等问题；此方法仅仅只能作为一种辅助供能手段
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种太阳能与光纤供能混合供电装置及优化控制方法，该装置包含太阳能供电单元和光纤供电单元，当太阳能供电不足时，切换至光纤供电和太阳能供电混合供电/>。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案
。
[0006]一种太阳能与光纤供能混合供电装置，包括太阳能电池板
、
第一升压变换器
、
二极管组件
、
存储介质和
LDO
模块；其特征在于：
[0007]所述装置还包括铟镓砷光电池
、
第二升压变换器和
MPPT
跟踪和控制电路；
[0008]太阳能电池板输出端通过第一升压变换器
、
二极管组件连接至存储介质；
[0009]铟镓砷光电池接收光纤传输的激光信号，其输出端通过第二升压变压器
、
二极管组件连接至存储介质，存储介质通过
LDO
模块向负载供电；所述
MPPT
跟踪和控制电路分别采集太阳能电池板
、
铟镓砷光电池的输出电压
、
输出电流
、
光照强度，实现太阳能电池板
、
铟镓砷光电池之间的优化控制，基于最大功率点跟踪，生成对应的
PWM
控制信号以控制第一升压变压器和第二升压变压器
。
[0010]本专利技术进一步包括以下优选方案
。
[0011]所述混合供电装置还包括激光器
、
光电转换器
、
第一波分复用器
、
第二波分复用器
、
电光转换器和光强传感器；
[0012]激光器产生的激光通过第一波分复用器
、
光纤
、
第二波分复用器后到达铟镓砷光电池，铟镓砷光电池将该激光转换为电能用来供电；
[0013]光强传感器采集太阳能电池板所在环境的光照强度并转化为电信号上传至
MPPT
跟踪和控制电路，然后再通过电光转换器将电信号转换为光信号，依次经过第二波分复用器
、
光纤
、
第一波分复用器后传输到光电转换器，光电转换器将光信号转换为电信号进行还原解析，根据光照强度调整激光器输出光功率
。
[0014]激光器产生的激光，其中心波长为
1550nm
；电光转换器产生的光信号的中心波长为
1310nm
；
[0015]通过第一波分复用器和第二波分复用器耦合
1310nm
和
1550nm
中心波长的激光在一根光纤中传输
。
[0016]MPPT
跟踪和控制电路3采集太阳能电池板和铟镓砷光电池的输出电压，分别记为
V
sola
和
V
InGaAs
；通过源表测试太阳能电池板和
InGaAs
光电池的输出特性曲线可得到两者在最大功率点处工作时对应的电压值，分别记为
V
solar_Ref
和
V
InGaAs_Ref
；
[0017]计算太阳能电池板当前实际输出电压值与最大功率点处工作时对应的电压值的第一误差
Err1
＝
V
solar
‑
V
solar_Ref
，计算铟镓砷光电池当前实际输出电压值与最大功率点处工作时对应的电压值的第二误差
Err2
＝
V
InGaAs
‑
V
InGaAs_Ref
；
[0018]计算第一比例项
P1
＝
P_1*Err1
，计算第二比例项
P2
＝
P_2*Err2
；
[0019]计算第一积分项
I1
＝
I1+I_1*Err1
，计算第二积分项
I2
＝
I2+I_2*Err2
；
[0020]计算第一微分项
D1
＝
D_1*(Err1
‑
LastErr1)
，计算第二微分项
D2
＝
D_2*(Err2
‑
LastErr2)
，其中，
LastErr1、LastErr2
分别为在上一次控制过程中计算的第一误差值和第二误差值；
[0021]计算得到第一升压变换器的占空比输出为
D
solar
＝
P1+I1+D1
，第二升压变压器的占空比输出为
D
InGaAs
＝
P2+I2+D2
；其中
P_1
，
I_1
，
D_1
为太阳能电池板输出功率调节参数，
P_2
，
I_2
，
D_2
为铟镓砷光电池输出功率调节参数
。
[0022]MPPT
跟踪和控制电路分别计算太阳能电池板功率
P
solar
和铟镓砷光电池
P
InGaAs
，监测负载功率为
P
load
；
[0023]如果
P
solar
>P
load
，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种太阳能与光纤供能混合供电装置，包括太阳能电池板
、
第一升压变换器
、
二极管组件
、
存储介质和
LDO
模块；其特征在于：所述装置还包括铟镓砷光电池
、
第二升压变换器和
MPPT
跟踪和控制电路；太阳能电池板输出端通过第一升压变换器
、
二极管组件连接至存储介质；铟镓砷光电池接收光纤传输的激光信号，其输出端通过第二升压变压器
、
二极管组件连接至存储介质，存储介质通过
LDO
模块向负载供电；所述
MPPT
跟踪和控制电路分别采集太阳能电池板
、
铟镓砷光电池的输出电压
、
输出电流
、
光照强度，实现太阳能电池板
、
铟镓砷光电池之间的优化控制，基于最大功率点跟踪，生成对应的
PWM
控制信号以控制第一升压变压器和第二升压变压器
。2.
根据权利要求1所述的太阳能与光纤供能混合供电装置，其特征在于：所述混合供电装置还包括激光器
、
光电转换器
、
第一波分复用器
、
第二波分复用器
、
电光转换器和光强传感器；激光器产生的激光通过第一波分复用器
、
光纤
、
第二波分复用器后到达铟镓砷光电池，铟镓砷光电池将该激光转换为电能用来供电；光强传感器采集太阳能电池板所在环境的光照强度并转化为电信号上传至
MPPT
跟踪和控制电路，然后再通过电光转换器将电信号转换为光信号，依次经过第二波分复用器
、
光纤
、
第一波分复用器后传输到光电转换器，光电转换器将光信号转换为电信号进行还原解析，根据光照强度调整激光器输出光功率
。3.
根据权利要求2所述的太阳能与光纤供能混合供电装置，其特征在于：激光器产生的激光，其中心波长为
1550nm
；电光转换器产生的光信号的中心波长为
1310nm
；通过第一波分复用器和第二波分复用器耦合
1310nm
和
1550nm
中心波长的激光在一根光纤中传输
。4.
根据权利要求1或2所述的太阳能与光纤供能混合供电装置，其特征在于：
MPPT
跟踪和控制电路3采集太阳能电池板和铟镓砷光电池的输出电压，分别记为
V
sola
和
V
InGaAs
；通过源表测试太阳能电池板和
InGaAs
光电池的输出特性曲线可得到两者在最大功率点处工作时对应的电压值，分别记为
V
solarRef
和
V
InGaAs_Ref
；计算太阳能电池板当前实际输出电压值与最大功率点处工作时对应的电压值的第一误差
Err1
＝
V
solar
‑
V
solar_Ref
，计算铟镓砷光电池当前实际输出电压值与最大功率点处工作时对应的电压值的第二误差
Err2
＝
V
InGaAs
‑
V
InGaAs_Ref
；计算第一比例项
P1
＝
P_1*Err1
，计算第二比例项
P2
＝
P_2*Err2
；计算第一积分项
I1*
＝
I1+I_1*Err1
，计算第二积分项
I2
＝
I2+I_2*Err2
；计算第一微分项
D1
＝
D_1*(Err1
‑
LastErr1)
，计算第二微分项
D2
＝
D_2*(Err2
‑
LastErr2)
，其中，
LastErr1、LastErr2
分别为在上一次控制过程中计算的第一误差值和第二误差值；计算得到第一升压变换器的占空比输出为
D
solar
＝
P1+I1+D1
，第二升压变压器的占空比输出为
D
InGaAs
＝
P2+I2+D2
；其中
P_1
，
I_1
，
D_1
为太阳能电池板输出功率调节参数，
P_2
，
I_2
，
D_2
为铟镓砷光电池输出功率调节参数
。5.
根据权利要求4所述的太阳能与光纤供能混合供电装置，其特征在于：
MPPT
跟踪和控制电路分别计算太阳能电池板功率
P
solar
和铟镓砷光电池
P
InGaAs
，监测负载功率为
P
load
；如果
P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅沁，李伟，曾锃，缪巍巍，陈晓伟，陈峻宇，张志坚，华梁，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，
类型：发明
国别省市：