光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供的是一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其由光伏電池陣列、BOOST驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和負(fù)載RL組成，所述光伏電池陣列的輸出一端經(jīng)過(guò)一個(gè)斷路器SB1及控制系統(tǒng)中的第一電流分流器（1）與BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，光伏電池陣列的輸出另一端直接與BOOST驅(qū)動(dòng)電路相連；BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸出一端經(jīng)另一個(gè)斷路器SB2及控制系統(tǒng)中的第二電流分流器（2）與負(fù)載RL相連，BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸出另一端直接與負(fù)載RL相連。本實(shí)用新型可以解決光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的跟蹤的科學(xué)技術(shù)難題，可應(yīng)用于光伏發(fā)電領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的消耗，全球都在面臨能源危機(jī)。能源是經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的基本動(dòng)力，但由于常規(guī)能源的有限性和分布不均勻性，造成世界上大部分國(guó)家的能源供應(yīng)不足，不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充，更具備成為未來(lái)主要能源來(lái)源的潛力。但光伏列陣的成本高、轉(zhuǎn)換效率低，價(jià)格昂貴，初期投入較大，并且其輸出功率易受日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等因素的影響。
[0003]為了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率，充分利用光伏陣列所產(chǎn)生的能量是光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本要求，在現(xiàn)在的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通常要求光伏陣列的輸出功率始終保持最大，即系統(tǒng)要能實(shí)時(shí)地跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的有效性，提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，該跟蹤器主要針對(duì)在光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等參數(shù)改變的情況下，能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)快速追蹤，從而解決高效的追蹤最大功率點(diǎn)的科學(xué)技術(shù)難題。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:由光伏電池陣列、BOOST驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和負(fù)載RL組成，所述光伏電池陣列的輸出一端經(jīng)過(guò)一個(gè)斷路器SBl及控制系統(tǒng)中的第一電流分流器與BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連,光伏電池陣列的輸出另一端直接與BOOST驅(qū)動(dòng)電路相連；B00ST驅(qū)動(dòng)電路的輸出一端經(jīng)另一個(gè)斷路器SB2及控制系統(tǒng)中的第二電流分流器與負(fù)載RL相連，BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸出另一端直接與負(fù)載RL相連。
[0006]所述控制系統(tǒng)可以由第一電流分流器、第二電流分流器、控制器和通過(guò)485總線(xiàn)分別與控制器相連接的第一直流電壓電流檢測(cè)模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊、觸摸屏、第二直流電壓電流檢測(cè)模塊組成。
[0007]所述的第一直流電壓電流檢測(cè)模塊的電流輸入端可以與第一電流分流器相連，第一直流電壓電流檢測(cè)模塊的電壓輸入端可以直接與光伏電池陣列輸出端相連，第一直流電壓電流檢測(cè)模塊的數(shù)字輸出信號(hào)可以經(jīng)485總線(xiàn)送入控制器，檢測(cè)光伏電池陣列的輸出電壓電流信號(hào)。
[0008]所述的第二直流電壓電流檢測(cè)模塊的電流輸入端可以與第二電流分流器相連，第二直流電壓電流檢測(cè)模塊的電壓輸入端可以與直接與負(fù)載RL相連，第二直流電壓電流檢測(cè)模塊的數(shù)字輸出信號(hào)可以經(jīng)485總線(xiàn)送入控制器，檢測(cè)負(fù)載的電壓電流。
[0009]所述的控制器可以采用工業(yè)可編程控制器。
[0010]所述的PWM驅(qū)動(dòng)模塊的一端可以經(jīng)485總線(xiàn)與控制器相連，該P(yáng)WM驅(qū)動(dòng)模塊的另一端可以與BOOST驅(qū)動(dòng)電路中的IGBT門(mén)極相連。
[0011]本實(shí)用新型應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，能夠快速尋找新的工作點(diǎn)，并進(jìn)行輸入輸出功率的實(shí)時(shí)分析和提取，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的跟蹤和監(jiān)測(cè)。綜合了最大功率點(diǎn)快速跟蹤和工業(yè)控制機(jī)PLC的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1.采用PLC作為控制器，信號(hào)采集使用能量電能傳感器，全為數(shù)字信號(hào)，并采用485總線(xiàn)，其可靠性高；
[0013]2.采用觸摸屏顯示，其可視好，并有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功率；
[0014]3.通過(guò)控制器實(shí)時(shí)計(jì)算采樣時(shí)刻的光伏陣列的輸出“電壓、電流和功率”等參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)IGBT的占空比，從而改變加載在光伏陣列兩端的負(fù)載阻值，使其等效輸入阻抗匹配光伏陣列的輸出阻抗，快速尋找新的工作點(diǎn)，并進(jìn)行輸入輸出功率的實(shí)時(shí)分析和提取，快速準(zhǔn)確的跟蹤最大功率點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖中:1.第一電流分流器；2.第二電流分流器；3.第一直流電壓電流檢測(cè)模塊；
4.控制器；5.PWM驅(qū)動(dòng)模塊；6.觸摸屏；7.第二直流電壓電流檢測(cè)模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，結(jié)合實(shí)施例以及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于本實(shí)用新型。
[0018]本實(shí)用新型是一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其由光伏電池陣列、BOOST驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和負(fù)載RL組成。光伏電池陣列輸出的一端經(jīng)過(guò)斷路器SBl與BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，光伏電池陣列輸出的另一端直接與BOOST驅(qū)動(dòng)電路相連；B00ST驅(qū)動(dòng)電路的輸出一端經(jīng)斷路器SB2與負(fù)載RL相連，BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸出另一端直接與負(fù)載RL相連；控制系統(tǒng)中的控制器4，其通過(guò)485總線(xiàn)分別與第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3、PWM驅(qū)動(dòng)模塊5、觸摸屏6和第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7相連接。
[0019]所述光伏電池陣列的結(jié)構(gòu)如虛線(xiàn)方框I所示，可選用標(biāo)準(zhǔn)的光伏電池陣列板，其可以從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)到。
[0020]所述BOOST驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)如虛線(xiàn)方框II所示，可選用標(biāo)準(zhǔn)的BOOST電路，其可以從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)到。
[0021]所述控制系統(tǒng)，由第一電流分流器1、第二電流分流器2，以及虛線(xiàn)方框III所示的第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3、控制器4、PWM驅(qū)動(dòng)模塊5、觸摸屏6和第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7組成，起實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制作用。
[0022]所述的第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3的電流輸入端與第一電流分流器I相連，第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3的電壓輸入端直接與光伏電池陣列的輸出端相連,第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3的數(shù)字輸出信號(hào)經(jīng)485總線(xiàn)送入控制器4，檢測(cè)光伏電池陣列的輸出電壓電流信號(hào)。
[0023]所述的控制器4是控制系統(tǒng)的核心部分，可以選用工業(yè)可編程控制器，如西門(mén)子S7-200。
[0024]所述的第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7的電流輸入端與第二電流分流器2相連，第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7的電壓輸入端與直接與負(fù)載RL相連，第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7的數(shù)字輸出信號(hào)經(jīng)485總線(xiàn)送入控制器4，檢測(cè)負(fù)載的電壓電流。
[0025]所述的第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3和第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，即將檢測(cè)到的電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的電壓和電流。此兩直流電壓電流檢測(cè)模塊可選用綿陽(yáng)市微博電子有限公司生產(chǎn)的直流參數(shù)采集模塊WB1906**5。
[0026]所述的PWM驅(qū)動(dòng)模塊5的一端經(jīng)485總線(xiàn)與控制器4相連，另一端與BOOST驅(qū)動(dòng)電路中的IGBT門(mén)極相連；可選用標(biāo)準(zhǔn)的PWM驅(qū)動(dòng)板。
[0027]所述的觸摸屏6經(jīng)485總線(xiàn)與控制器4相連，起參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)顯示參數(shù)等作用?？蛇x用北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司生產(chǎn)的MCGS觸摸屏。
[0028]所述的斷路器SBl和SB2均起電路的接通/分?jǐn)嘧饔?，同時(shí)還具有過(guò)載和短路保護(hù)；可根據(jù)選用光伏電池陣列輸出電流的大小配置標(biāo)準(zhǔn)的電路器，如DZ型號(hào)斷路器。
[0029]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:
[0030]1.手動(dòng)合閘 SB1、SB2 ;
[0031]2.給第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3、控制器4、PWM驅(qū)動(dòng)模塊5、觸摸屏6、第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7接入工作電源，控制器4開(kāi)始工作。
[0032]3.第一電流分流器I提取光伏電池陣列的輸出電流信號(hào)和光伏電池陣列的輸出電壓信號(hào)經(jīng)第一直流電壓電流檢測(cè)模塊3，轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)a，通過(guò)RS485總線(xiàn)送入控制器4，經(jīng)處理后存儲(chǔ)，并經(jīng)485總線(xiàn)送入觸摸屏6顯示。
[0033]4.第二電流分流器2提取的負(fù)載RL的電流信號(hào)和負(fù)載RL的端電壓信號(hào)經(jīng)第二直流電壓電流檢測(cè)模塊7，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)b，通過(guò)RS485總線(xiàn)送入控制器4，經(jīng)處理后存儲(chǔ)，并經(jīng)485總線(xiàn)送入觸摸屏6顯示。
[0034]5.控制器4實(shí)時(shí)分析采集到的數(shù)字信號(hào)a，計(jì)算所需要的控制信號(hào)。
[0035]6.控制信號(hào)經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)模塊5轉(zhuǎn)換得到所需的PWM波；
[0036]7.PWM送入BOOST驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)節(jié)IGBT的占空比，進(jìn)而改變BOOST電路的等效阻抗，以匹配光伏陣列的輸出特性，使光伏陣列輸出最大功率。
[0037]經(jīng)過(guò)上述步驟實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的跟蹤和監(jiān)測(cè)。
[0038]本實(shí)用新型提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其針對(duì)光伏陣列在光照突變，以及在部分遮擋(如云層、建筑物、植物等)等復(fù)雜條件下，快速準(zhǔn)確的跟蹤最大功率點(diǎn)，通過(guò)控制器實(shí)時(shí)計(jì)算采樣時(shí)刻的光伏陣列的輸出“電壓、電流、功率”等參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)IGBT的占空比，從而改變加載在光伏陣列兩端的負(fù)載阻值，使其等效輸入阻抗匹配光伏陣列的輸出阻抗，快速尋找新的工作點(diǎn)，并進(jìn)行輸入輸出功率的實(shí)時(shí)分析和提取，快速準(zhǔn)確的跟蹤最大功率點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其特征在于由光伏電池陣列、BOOST驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和負(fù)載RL組成，所述光伏電池陣列的輸出一端經(jīng)過(guò)一個(gè)斷路器SBl及控制系統(tǒng)中的第一電流分流器(I)與BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連,光伏電池陣列的輸出另一端直接與BOOST驅(qū)動(dòng)電路相連；B00ST驅(qū)動(dòng)電路的輸出一端經(jīng)另一個(gè)斷路器SB2及控制系統(tǒng)中的第二電流分流器(2)與負(fù)載RL相連，BOOST驅(qū)動(dòng)電路的輸出另一端直接與負(fù)載RL相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其特征在于:所述控制系統(tǒng)由第一電流分流器(I)、第二電流分流器(2)、控制器(4)和通過(guò)485總線(xiàn)分別與控制器(4)相連接的第一直流電壓電流檢測(cè)模塊(3)、PWM驅(qū)動(dòng)模塊(5)、觸摸屏(6)、第二直流電壓電流檢測(cè)模塊(7)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其特征在于:第一直流電壓電流檢測(cè)模塊(3)的電流輸入端與第一電流分流器(I)相連，第一直流電壓電流檢測(cè)模塊(3 )的電壓輸入端直接與光伏電池陣列輸出端相連，第一直流電壓電流檢測(cè)模塊(3)的數(shù)字輸出信號(hào)經(jīng)485總線(xiàn)送入控制器(4)，檢測(cè)光伏電池陣列的輸出電壓電流信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其特征在于:所述的第二直流電壓電流檢測(cè)模塊(7)的電流輸入端與第二電流分流器(2)相連，第二直流電壓電流檢測(cè)模塊(7)的電壓輸入端與直接與負(fù)載RL相連，第二直流電壓電流檢測(cè)模塊(7)的數(shù)字輸出信號(hào)經(jīng)485總線(xiàn)送入控制器(4)，檢測(cè)負(fù)載的電壓電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其特征在于:所述的控制器(4)采用工業(yè)可編程控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)快速跟蹤器，其特征在于:所述的PWM驅(qū)動(dòng)模塊(5)的一端經(jīng)485總線(xiàn)與控制器(4)相連，另一端與BOOST驅(qū)動(dòng)電路中的IGBT門(mén)極相連。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK203858537SQ201420188445
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】陳靜, 鄧奕, 王聰, 李娟 , 王一飛, 袁佑新 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)