專利名稱：電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子系統，尤其涉及一種電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統。
背景技術：
太陽能是一種清潔高效的可再生能源。最大功率跟蹤(Maximum PowerPoint Tracking，簡稱MPPT)系統是一種通過調節太陽能電池的工作狀況，使光伏電池在光照強 度、溫度等環境條件變化的情況下，始終能最大程度地將太陽能轉變為電能輸出的技術。采 用不同軟件算法以及控制手段，MPPT的效率有著很大差異。因此市場需要一種能夠適應實 際戶外光伏發電系統需求和環境變化規律的MPPT模塊，使之運用于并網或非并網的光伏 系統中。MPPT模塊能使光伏電池在不同環境條件下，最大限度地將太陽能轉化為電能，而這 些電能是否能最高效率地傳輸給電網或負載，則取決于每個光伏電池輸出的電壓、電流等 電性能參數是否在整個系統中得以統一或協調。這就需要高效且可控的電源變換器來實現 這種動態輸入、輸出變化，才能保證光伏電池及系統始終輸出最大功率。由于太陽能光伏電 站在日常運營中，需要實時監測每塊光伏組件的工作狀態，高效、準確地向管理者提供做出 調整、維修、更換等管理行為的決策依據，從而在提高太陽能光伏電站管理水平和工作效率 的同時，降低運營維護成本。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制 系統，該系統能使太陽能光伏電池組件實現最大的光電轉化效率和最大電能傳輸效率，不 僅可以對外實現通訊聯系，而且可以按系統要求更高效地工作。為了解決上述技術問題，本發明通過如下技術方案實現一種電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC 模塊以及有線和/或無線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無線 通訊模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽能光 伏電池組件連接，所述有線和/或無線通訊模塊與遠端信息終端連接；所述MPPT模塊實時運算、跟蹤并控制太陽能光伏電池組件的最大功率點電壓，保 證太陽能光伏電池組件始終輸出最大功率；太陽能光伏電池組件在MPPT模塊控制下輸出 的電能傳輸到DC/DC模塊，并把太陽能電池工作參數數據實時發送給CPU ；CPU根據遠程信 息終端傳輸過來的指令信號，使DC/DC模塊連續調節其輸出的電流電壓值；太陽能光伏電 池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊變換后輸出的電流電壓參數經由有線和/或無 線通訊模塊，傳送到遠程信息終端。所述CPU和MPPT模塊與近端通用接口連接。所述CPU將太陽能光伏電池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊變換后輸出 的電流電壓參數經由有線和/或無線通訊模塊傳送到遠程信息終端。
所述CPU將太陽能光伏電池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊變換后輸出 的電流電壓參數傳送到近端通用接口。所述CPU根據近端通用接口傳輸過來的指令信號，使DC/DC模塊連續調節其輸出 的電流電壓值。 所述DC/DC模塊最終輸出的工作參數實時發送給CPU。所述CPU和MPPT模塊在本系統輸出電流電壓值低于或高于指定范圍時，自動將本 系統及攜帶的太陽能光伏電池組件從整個太陽能并網發電系統中斷開，使整個并網系統在 此形成通路并報警；當該系統自身發生故障而所攜帶的太陽能光伏電池組件正常工作時， CPU和MPPT模塊使太陽能光伏電池組件繞開本系統與并網系統直接連接，同時報警，從而 不影響太陽能光伏電池組件向系統輸送電能。所述太陽能光伏電池組件是一塊或多塊。所述近端通用接口連接顯示裝置、指示燈或聲控裝置。與現有技術相比，本發明的有益效果在于1、使太陽能光伏電池組件在不同光照強度、溫度等環境條件下都能實現最大的光 電轉化效率；2、使太陽能光伏電池組件陳列以最佳效率的電流電壓參數工作和電能傳輸；3、使太陽能光伏電池組件及光伏發電系統智能化，不僅可以對外實現通訊聯系， 而且可以按系統要求更高效地工作；4、運用于非并網系統時，不僅可以獲得最大的光電轉化效率，還可以通過自動調 節充電電流電壓參數，來提高充電效率，縮短充電時間；在并網系統中，使整個并網系統在 可控的狀況下工作，不僅提高了系統的能源轉化和能源傳輸效率，而且使整個并網發電系 統在實時監控中智能化地工作。
圖1是本發明電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統的示意圖。其中，1是 太陽能光伏電池組件；2是DC/DC模塊；3是CPU和MPPT模塊；4是有線和/或無線通訊模 塊；5是近端通用接口。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。 如圖1所示，本發明電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統包括太陽能光 伏電池組件1、DC/DC模塊2、CPU(中央處理器)和MPPT模塊3 (包括軟件)、有線和/或無 線通訊模塊4、近端通用接口 5組成。太陽能光伏電池組件1可以是一塊或多塊，近端通用 接口 5可接顯示裝置、指示燈、聲控等裝置。CPU和MPPT模塊3與DC/DC模塊2、有線和/或 無線通訊模塊4以及太陽能光伏電池組件1連接，DC/DC模塊2與CPU和MPPT模塊3以及 太陽能光伏電池組件1連接，有線和/或無線通訊模塊4與遠端信息終端連接。該系統可 以將太陽能光伏電池組件1的工作狀況、電性能參數等信息通過有線和/或無線方式(有 線和/或無線通訊模塊4)傳輸給遠程信息終端；也可以根據遠程信息終端通過有線和/或 無線方式(有線和/或無線通訊模塊4)傳輸過來的外部指令調節系統輸出的電流電壓等電性能參數，以上雙向信息傳輸和指令傳達的功能也可以通過近端通用端口 5實現；在太 陽能光伏電池組件1或本系統出現非正常工作狀態時，本系統還可以根據自帶的程序自動 將太陽能光伏電池組件1或本系統從并網系統中斷開。結合系統自帶的MPPT功能，不僅保 證太陽能電池在最大光電轉換效率點上工作，而且實現太陽能光伏發電系統的電能以最高 效的方式傳輸給電網或負載。如圖1所示，本發明的實現過程具體如下
1.太陽能光伏電池組件1在一定光照強度下，開始發電，輸出電流電壓；2. CPU和MPPT模塊3中的MPPT模塊實時運算、跟蹤并控制太陽能光伏電池組件 1的最大功率點電壓，保證太陽能光伏電池組件1在不同光照強度、溫度等環境條件下始終 輸出最大功率；3.太陽能光伏電池組件1在CPU和MPPT模塊3中的MPPT模塊控制下輸出的電 能傳輸到DC/DC模塊2，并把太陽能電池工作參數數據實時發送給CPU和MPPT模塊3中的 CPU。4. CPU和MPPT模塊3中的CPU可以根據遠程信息終端或近端通用接口 5傳輸過來 的指令信號，使DC/DC模塊2連續調節其輸出的電流電壓值。5.本系統的最終輸出的電流電壓等工作參數可實時發送給CPU和MPPT模塊3中 的 CPU。6. CPU和MPPT模塊3中的CPU可以將太陽能光伏電池組件1的工作電流電壓參 數和經DC/DC模塊2變換后輸出的電流電壓參數經由有線和/或無線通訊模塊4傳送到遠 程信息終端，或者CPU可以將太陽能光伏電池組件1的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊 2變換后輸出的電流電壓參數直接傳送到近端通用接口 5。7.太陽能光伏電池組件1的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊2變換后輸出的電 流電壓參數也可直接經由有線和/或無線通訊模塊4，傳送到遠程信息終端。8. CPU和MPPT模塊3中自帶的程序在本系統輸出電流電壓值低于或高于指定范 圍時，可以自動將本系統及攜帶的太陽能光伏電池組件1從整個太陽能并網發電系統中斷 開，使整個并網系統在此形成通路并報警；當本系統自身發生故障而所攜帶的太陽能光伏 電池組件1正常工作時，CPU和MPPT模塊3自帶的程序會使太陽能光伏電池組件1繞開本 系統與并網系統直接連接，同時報警，從而不影響組件向系統輸送電能。這些非正常工作狀 態都會通過遠端信息終端通知管理者。以上問題或故障恢復正常后，系統會重新投入使用。下面舉一實施例進一步詳細說明本發明例如，一個太陽能光伏并網發電系統的組件安裝有本系統，組件在光照強度為 1000ff/m2時的最大功率點電壓為35V ；當光照強度下降為800W/m2時，其最大功率點電壓為 32V。而由于系統的限制，不帶MPPT模塊的系統，在800W/m2光照強度時，仍使組件在35V的 電壓工作，因此不能發揮此時組件的最大功率；而帶有本系統的組件，將在MPPT模塊的跟 蹤、運算和控制下，及時將組件的工作電壓調整到此時的最大功率點電壓32V，從而最大限 度地將太陽能轉化為電能。在MPPT模塊控制下獲得的電能，因光照強度等環境因素的變化，而以動態變化的 電流電壓值傳輸給DC/DC模塊，假設此時I = 4A，U = 32V。這些電流電壓值參數信號會被 傳輸給CPU以及有線和/或無線通訊模塊。CPU會根據遠程信息終端或近端通用接口發出指令的要求，實時控制DC/DC模塊的輸出電流電壓值，假設為I = 2. 6A，U = 48V。 DC/DC模塊最終輸出的電流電壓值參數信號也會被傳輸給CPU和有線和/或無線 通訊模塊。CPU可以將太陽能電池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC變換后輸出的電流 電壓參數傳輸給近端通用接口和通過有線和/或無線模塊傳輸給遠程信息終端。假設在800W/m2的光照強度下，太陽能光伏組件的工作電流電壓應該是I = 4A，U =32V，當CPU發現其實際的電流電壓值偏離過大，超出允許的范圍，比如只有I = 2k,M = 32V時，CPU自帶的軟件會將該組件從光伏陳列中斷下，在此形成通路，并同時報警，以確保 不影響其它組件的能量傳輸和系統效率。遠程的信息終端也將第一時間發現問題，報警通 知管理者。當本系統自身發生故障時(比如MPPT模塊工作異常，DC/DC模塊的輸出功率比輸 入功率衰減過大等情況)，本系統會被自動從整個光伏系統上斷開，同時將所攜帶光伏組件 直接與光伏組件陳列相連，并立刻在遠程信息終端上報警，提醒管理者檢修。本發明的MPPT模塊可根據光照強度、溫度等環境因素的變化，迅速而高效地跟蹤 光伏組件的最大功率點。本系統的DC/DC變流模塊，可實現電流電壓輸出動態可調。本系 統盡可能將各模塊集成為芯片，從而最大限度地降低了成本和體積，提高了產品的性能和 可靠性，減少了能量自損耗。安裝了本系統的光伏組件，就具有了智能，使管理者清晰地了 解整個發電系統的工作運行狀況。該系統不僅可傳輸數據，接受指令，當本系統或所攜帶組 件出現非正常工作狀態時，本系統會自動投切和報警，降低了整個光伏發電系統的故障發 生點，提高了系統的可靠性。
權利要求
一種電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無線通訊模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述有線和/或無線通訊模塊與遠端信息終端連接；所述MPPT模塊實時運算、跟蹤并控制太陽能光伏電池組件的最大功率點電壓，保證太陽能光伏電池組件始終輸出最大功率；太陽能光伏電池組件在MPPT模塊控制下輸出的電能傳輸到DC/DC模塊，并把太陽能電池工作參數數據實時發送給CPU；CPU根據遠程信息終端傳輸過來的指令信號，使DC/DC模塊連續調節其輸出的電流電壓值；太陽能光伏電池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊變換后輸出的電流電壓參數經由有線和/或無線通訊模塊，傳送到遠程信息終端。
2.如權利要求1所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述CPU和MPPT模塊與近端通用接口連接。
3.如權利要求1所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述CPU將太陽能光伏電池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊變換后輸出的電流電 壓參數經由有線和/或無線通訊模塊傳送到遠程信息終端。
4.如權利要求2所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述CPU將太陽能光伏電池組件的工作電流電壓參數和經DC/DC模塊變換后輸出的電流電 壓參數傳送到近端通用接口。
5.如權利要求2所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述CPU根據近端通用接口傳輸過來的指令信號，使DC/DC模塊連續調節其輸出的電流電 壓值。
6.如權利要求1所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述DC/DC模塊最終輸出的工作參數實時發送給CPU。
7.如權利要求1所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述CPU和MPPT模塊在本系統輸出電流電壓值低于或高于指定范圍時，自動將本系統及 攜帶的太陽能光伏電池組件從整個太陽能并網發電系統中斷開，使整個并網系統在此形成 通路并報警；當該系統自身發生故障而所攜帶的太陽能光伏電池組件正常工作時，CPU和 MPPT模塊使太陽能光伏電池組件繞開本系統與并網系統直接連接，同時報警，從而不影響 太陽能光伏電池組件向系統輸送電能。
8.如權利要求1所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述太陽能光伏電池組件是一塊或多塊。
9.如權利要求2所述的電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，其特征在于， 所述近端通用接口連接顯示裝置、指示燈或聲控裝置。
全文摘要
本發明公開了一種電流電壓動態可調輸出的太陽能光伏控制系統，包括CPU和MPPT模塊、DC/DC模塊以及有線和/或無線通訊模塊，所述CPU和MPPT模塊與DC/DC模塊、有線和/或無線通訊模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述DC/DC模塊與CPU和MPPT模塊以及太陽能光伏電池組件連接，所述有線和/或無線通訊模塊與遠端信息終端連接。該系統能使太陽能光伏電池組件及并網系統實現最大的光電轉化效率和最大電能傳輸效率，不僅可以對外實現通訊聯系，而且可以按系統要求更高效地工作。
文檔編號H02N6/00GK101841257SQ200910056970
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者徐開勤, 沈朝暉 申請人:沈朝暉;徐開勤