智能光伏控制系统的制作方法
【专利说明】智能光伏控制系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其是涉及智能光伏控制系统。
【背景技术】
[0003]传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，如太阳能、风能、生物质能、潮汐能等，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，在各类可再生能源中太阳能成为专家们的首选，不管从资源的数量、分布的普遍性，还是从清洁性、技术的可靠性来看，太阳能都比其它可再生能源更具有优越性。太阳能光伏发电具有如下许多优点:无噪声、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、可以无人值守、建设周期短、规模大小设计自由度大、可就地使用、容易储存、可以方便地与建筑物相结合等。使用太阳能光伏发电既不必为核电站频发的核泄漏事故而烦恼，也不必为水电站的堤坝可能在战争或地震中崩溃而担忧。
[0004]目前，制约光伏产业发展的原因在于:内因方面:首先，光伏发电转换效率低，一般的光伏板光电转换效率为11%左右；其次，光伏电站一般为传统集中式逆变电网，规模较大，一般多用于军工业为主，由于其发电规模大，用电量一般为高压直流输入以及高压交流输出，安装维护需要特种工程人员才能实施。外因方面:太阳能发电的成本高；由于空气污染日益严重，全年阳光直达地面的日子已大为减少，而且有阳光的日子也不是整个白天都有阳光。
[0005]通过多年研究发现，一年四季太阳日照情况不一。在弱光情况下，光伏单元产生的电量比较小，外负荷电路无电流输出做功。另外给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近O。所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右，这是以环境温度为25° C时的标准设定的。当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V。这个目前是光伏电池一大特性。
[0006]传统的解决方案会在光伏电池的输出端(或者逆变器)的输入端增加一个MPPT最大功率追踪的单元模块。MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。但这种方案仅仅适合用与在日照强烈充足的情况下使用。
[0007]归根到底MPPT最大功率追踪的技术还是无法从根本上解决，由于弱阳光而导致发电量不高或者由于光伏板内部光伏模块单元损坏而导致发电量不高等情况。为此我们必须要做到对症下药。为此我们需要“主动”去营造最大功率点。“主动”去提高光伏电池的发电量。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率、智能化、数字化，安全性能高，稳定性高的智能光伏控制系统。
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能光伏控制系统，包括:光伏单元模块，通过串联导线与上述光伏单元模块相串联并组成一个回路的智能网络单元模块；所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路与SCT电脑相连接；所述SCT电脑通过负极回流母线与光伏单元模块相连接；还包括与所述SCT电脑连接的智能网络模块以及微逆变模块，所述智能网络模块和所述微逆变模块分别通过控制信号线与外网络相连接；所述光伏单元模块与所述SCT电脑之间还设置有DC-AC控制模块。
[0010]优选的技术方案是，若干所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路相并联后与所述SCT电脑连接。
[0011]更进一步优选的方案是，所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路均分配有固定IP地址。
[0012]本发明智能光伏控制系统由于采用网络模块，不仅可以检查光伏单元的实时发电量，故障判断等信息，而且还能把这些信息转换成数字信息，通过控制系统传送到外网，用户通过网络界面就可以实现实时监控发电量情况，以及故障发生部分，从而便于进行维护。此外，本发明采用分布式系统，一个系统控制一块光伏电池板，安全性能高，安装维护简单。
【附图说明】
[0013]图1为本发明智能光伏控制系统的工作原理示意图；
图2为本发明智能光伏控制系统电量转移叠加的示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0015]本发明智能光伏控制系统，主要在原有基础上通过增添智能网络单元模块、智能网络模块，智能DC-DC控制器以及微逆变模块配套使用，从而在根源上解决光伏板效率的问题。
[0016]如图1所示，是本发明智能光伏控制系统的工作原理示意图。本发明的智能光伏控制系统包括:光伏单元模块1、智能网络单元模块2、智能网络模块3、DC-DC控制模块4、微逆变模块5、以及SCT电脑6。
[0017]所述光伏单元模块I设于光伏金属底板上方，所述若干光伏单元模块I和智能网络单元模块2通过串联导线相串联组成一个回路，所述若干回路相并联之后与所述SCT电脑6相连接；所述SCT电脑6通过负极回流母线与光伏单元模块I相连接，所述智能网络模块3通过控制信号线与外网络相连接。
[0018]微逆变模块5与外电网相连接。系统除了与光伏板电池连接，还有与外网连接。系统可以实时监控每个模块实时发电量，故障情况。通过智能光伏控制系统的光伏单元模块I的DC-DC控制模块4实现AD转换功能(模拟信号与数字信号转换)。把实时数据收集，经过智能网络单元模块的传送到智能光伏控制系统内部SCT电脑6进行分析。分析结果以数字信号源代码形式，通过智能光伏控制系统里面的智能网络模块3发放到外网。这样客户就可以通过网络以页面形式进行实时监控。监控内容包括:1.实时发电量。2.当天总发电量。3.月季度总发电量。4.累积总发电量以及5.故障情况。
[0019]本发明的工作原理是，把若干光伏单元模块进行固定IP地址的分配。在一个大型电站里形成一个大型的模拟网络。当光伏板上某个光伏单元模块(假设为单元A)遇到遮挡时或其它原因导致该串光伏单元所产生的功率能量不足以达到输出工作电量时，理论上是低于额定输出工作电量1/3时，通过智能网络单元模块信号网络(该网络通过访问不同IP地址)反馈到智能光伏控制器的SCT电脑进行判断。通过判断后进行对该串模组进行补给。补给方式有两种，其中，系统会访问实时发电量较高的光伏单元模块(假设为单元B)。通过调配的方式，把单元B的1/3能量智能调配到单元A中，使得单元A中的输出电量能达到工作点电量。这样就可以把单元A中的弱电量提取出来。在这个过程中，单元A的电能与单元B的电能必须是相位相同，幅值相同。不然会污染整个光伏电网。所以在调配的时候，调配的两个电能会经过DC-DC模块，把它们调整为幅值相同，相位相同的脉冲电量进行叠加。最后，所以经过微逆变器调整为AC工频交流电输出电网。
[0020]在整套系统中除了智能补给这一亮点之外还有两大亮点之处。一、智能光伏系统的网络模块，它除了检查光伏单元的实时发电量，故障判断等信息外。还能把这些信息转换成数字信息，通过控制系统传送到外网。用户只要登录网页，通过网络界面就可以实现实时监控发电量情况，以及故障发生部分。以便于进行维护。二、该系统为分布式系统，一个系统控制一块光伏电池板，输入电压低于30V，输出电压为工频电网220V AC电压。安全性能高，安装维护只要具备电工操作证即可实施，不需要特种人员实施。
[0021]光伏板电池在光能转化为电能过程中，由于弱阳光、遮挡或者电池板内部光伏模组发生故障。在同一时间内会出现发电量不同。某些光伏单元由于发电量不足无法达到工作电量要求(一般理论值为比工作电量低1/3)。智能光伏系统网络单元模块会对整个发电系统，细致到每个光伏单元模块。进行IP分配。并且进行实时监测。当监测出上述情况，网络单元模块将通过信号反馈线访问SCT电脑。系统将会访问其它发电量较高的光伏单元模块。进行电量转移调配叠加。从而使得，弱电模块可以达到工作电量。
[0022]上述的叠加方式如图2所示。弱电模块(我们假设为A模块)，强电模块(我们假设为B模块)。两个模块的发电量通过DC-DC控制器，进行相位-幅值调整。把两个发电量转化成幅值相等，相位相同的脉冲电量进行叠加。(A模块为，电压幅值升高，低占空比。B模块为，电压幅值与A模块同高，高占空比。且两者相位周期相同。)叠加后电量满足工作要求，通过母线送给微逆变器进行DC-AC转换。
[0023]最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.智能光伏控制系统，包括:光伏单元模块，通过串联导线与上述光伏单元模块相串联并组成一个回路的智能网络单元模块；所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路与SCT电脑相连接；所述SCT电脑通过负极回流母线与光伏单元模块相连接； 其特征在于，还包括与所述SCT电脑连接的智能网络模块以及微逆变模块，所述智能网络模块和所述微逆变模块分别通过控制信号线与外网络相连接；所述光伏单元模块与所述SCT电脑之间还设置有DC-AC控制模块。
2.如权利要求1所述的智能光伏控制系统，其特征在于，若干所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路相并联后与所述SCT电脑连接。
3.如权利要求1所述的智能光伏控制系统，其特征在于，所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路均分配有固定IP地址。
【专利摘要】本发明公开了一种智能光伏控制系统，包括：光伏单元模块，通过串联导线与上述光伏单元模块相串联并组成一个回路的智能网络单元模块；所述光伏单元模块与所述智能网络单元模块组成的回路与SCT电脑相连接；所述SCT电脑通过负极回流母线与光伏单元模块相连接；还包括与所述SCT电脑连接的智能网络模块以及微逆变模块，所述智能网络模块和所述微逆变模块分别通过控制信号线与外网络相连接；所述光伏单元模块与所述SCT电脑之间还设置有DC-AC控制模块。本发明可以检查光伏单元的实时发电量，故障判断等信息，通过控制系统传送到外网，用户通过网络界面就可以实现实时监控发电量情况，以及故障发生部分，从而便于进行维护。
【IPC分类】H02S40-30
【公开号】CN104579150
【申请号】CN201310474769
【发明人】李红化, 陈智贤
【申请人】硅芯(肇庆)光电科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月12日