專利名稱：光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏陣列技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種新能源，與傳統(tǒng)的能源相比具有儲量豐富、分布廣泛、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此，它的研究與應(yīng)用越來越受當(dāng)今社會的重視[1]。
傳統(tǒng)的光伏陣列的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)是固定的，當(dāng)陰影發(fā)生時(shí)，陣列中的光伏組件特性會互相影響，導(dǎo)致光伏陣列的輸出功率減少。為減小陰影的影響，使光伏陣列根據(jù)自身的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)自動調(diào)整其連接方式，即動態(tài)組態(tài)優(yōu)化，是提高光伏陣列輸出功率的重要方法?，F(xiàn)有技術(shù)還提出了一種基于模型預(yù)測控制的組態(tài)優(yōu)化方法來實(shí)現(xiàn)光伏陣列最大輸出功率控制，但該文獻(xiàn)只通過實(shí)際例子對東、南、西3個(gè)方向安裝的光伏組件進(jìn)行交叉重新組態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)將光伏陣列分為固定部分和可調(diào)整部分，通過開關(guān)矩陣將兩部分連接，其控制策略分別采用冒泡法和基于模型的控制算法對開關(guān)矩陣進(jìn)行控制?，F(xiàn)有技術(shù)中對控制策略進(jìn)行改進(jìn)，但是這些方法都是基于太陽能電池元，而不是作為光伏陣列基本單元的光伏組件?，F(xiàn)有技術(shù)將開關(guān)矩陣置于光伏陣列和集中逆變器之間，在總體陣列結(jié)構(gòu)TCT 一定的情況下，根據(jù)光強(qiáng)均衡算法，改變陣列中組件的位置，選出能傳遞最大功率的陣列組態(tài)，從這些組態(tài)中選出需調(diào)整組件數(shù)量最少的組態(tài)作為最優(yōu)組態(tài)。但所需要的開關(guān)器件和檢測元件較多?，F(xiàn)有技術(shù)中電氣陣列重構(gòu)控制器可以感受光強(qiáng)的高中低，但可供選擇的光伏陣列只有并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)二種組態(tài)。
現(xiàn)有技術(shù)的組態(tài)優(yōu)化控制算法中控制對象是太陽能電池元，而多數(shù)光伏陣列是通過光伏組件的串并聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)的，硬件平臺是基于MATLAB和記錄數(shù)據(jù)、采集和存檔管理的硬件設(shè)備Agilent Data Acqui sit ion/Switch Unit34907A進(jìn)行通信、控制,整個(gè)硬件平臺成本較高；組態(tài)優(yōu)化開始的條件是不斷檢測第一行的輸出電壓Vl和整個(gè)陣列的輸出電壓V-，當(dāng)％< δν或Vtjut-OiiXV1XSV時(shí)，判斷出現(xiàn)局部陰影，啟動組態(tài)優(yōu)化控制策略。組態(tài)優(yōu)化的控制準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性很大程度上取決于S V的大小，現(xiàn)有技術(shù)的δV需要根據(jù)外部環(huán)境實(shí)時(shí)更新，難度較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)；本發(fā)明將組態(tài)優(yōu)化控制策略應(yīng)用到光伏組件水平，基于DSP主控板建立光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)平臺成本較低、簡單實(shí)用，使S V通過簡單的算法根據(jù)采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動更新。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，包括相連接的主電路、控制電路，所述主電路包括固定部分光伏陣列組件、開關(guān)矩陣、可調(diào)整部分光伏陣列組件，固定部分光伏陣列組件通過開關(guān)矩陣與可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，控制電路包括主控板、驅(qū)動電路、檢測電路；主控板通過驅(qū)動電路分別與固定部分光伏陣列組件、可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，可調(diào)整部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接，固定部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接。
所述主控板為DSP主控板。本發(fā)明基于TI公司的TMS320F2812DSP主控板建立光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺，成本低、簡單實(shí)用。
當(dāng)固定部分光伏陣列組件的某一行被陰影遮擋時(shí)，將可調(diào)整部分光伏陣列組件受光照較好的模組并聯(lián)到該行來提高電流，減小陰影的影響，提高整個(gè)陣列的最大輸出功率。
在組態(tài)優(yōu)化過程中，由于固定部分的存在，光伏陣列提供的電壓電流可以滿足與之相連器件的正常工作；所需的電壓和電流傳感器的總數(shù)為2m+l，開關(guān)數(shù)目為2m2，光伏陣列只需一個(gè)集中式的最大功率跟蹤器。
開關(guān)矩陣中的開關(guān)為電磁式繼電器開關(guān)。電磁繼電器控制簡單，易于維護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電路與主電路電氣隔離。
考慮到光伏陣列的電壓電流等級，本發(fā)明選用的電磁繼電器的型號為BPM2-SS-212L，額定電流為5A，額定電壓為30VDC，采用ULN2003實(shí)現(xiàn)對繼電器的控制邏輯。
檢測電路的測量元件為霍爾電壓傳感器，型號為VSM025A，從電壓傳感器出來的信號經(jīng)過調(diào)理電路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換引腳。
本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明將組態(tài)優(yōu)化控制策略應(yīng)用到光伏組件水平；
2.3.本發(fā)明采用主控板為DSP主控板建立光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺，成本低、簡單實(shí)用，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動更新。
圖1組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖2組態(tài)優(yōu)化控制系統(tǒng)算法流程圖3開關(guān)矩陣示意圖4繼電器的驅(qū)動電路；
圖5電壓調(diào)理電路；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
一種光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，包括相連接的主電路、控制電路，所述主電路包括固定部分光伏陣列組件、開關(guān)矩陣、可調(diào)整部分光伏陣列組件，固定部分光伏陣列組件通過開關(guān)矩陣與可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，控制電路包括主控板、驅(qū)動電路、檢測電路；
主控板通過驅(qū)動電路分別與固定部分光伏陣列組件、可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，可調(diào)整部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接，固定部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接。
所述主控板為DSP主控板。本發(fā)明基于TI公司的TMS320F2812DSP主控板建立光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺，成本低、簡單實(shí)用，能達(dá)到好的控制效果。
當(dāng)固定部分光伏陣列組件的某一行被陰影遮擋時(shí)，將可調(diào)整部分光伏陣列組件受光照較好的模組并聯(lián)到該行來提高電流，減小陰影的影響，提高整個(gè)陣列的最大輸出功率。
在組態(tài)優(yōu)化過程中，由于固定部分的存在，光伏陣列提供的電壓電流可以滿足與之相連器件的正常工作；所需的電壓和電流傳感器的總數(shù)為2m+l，開關(guān)數(shù)目為2m2，光伏陣列采用一個(gè)集中式的最大功率跟蹤器。
開關(guān)矩陣中的開關(guān)為電磁式繼電器開關(guān)。電磁繼電器控制簡單，易于維護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電路與主電路電氣隔離。
考慮到光伏陣列的電壓電流等級，本發(fā)明選用的電磁繼電器的型號為BPM2-SS-212L，額定電流為5A，額定電壓為30VDC，采用ULN2003實(shí)現(xiàn)對繼電器的控制邏輯。
檢測電路的測量元件為霍爾電壓傳感器，型號為VSM025A，從電壓傳感器出來的信號經(jīng)過調(diào)理電路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換引腳。
本發(fā)明的工作原理、工作過程及試驗(yàn)說明:
1.局部陰影對光伏陣列輸出特性的影響
忽略雪崩擊穿的影響，光伏電池的等效電路方程為:
權(quán)利要求
1.一種光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，包括相連接的主電路、控制電路，所述主電路包括固定部分光伏陣列組件、開關(guān)矩陣、可調(diào)整部分光伏陣列組件，固定部分光伏陣列組件通過開關(guān)矩陣與可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，控制電路包括主控板、驅(qū)動電路、檢測電路，主控板通過驅(qū)動電路分別與固定部分光伏陣列組件、可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，可調(diào)整部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接，固定部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，所述主控板為DSP主控板。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，所述固定部分光伏陣列組件的某一行被陰影遮擋時(shí)，將可調(diào)整部分光伏陣列組件受光照較好的模組并聯(lián)到該行來提高電流，減小陰影的影響，提高整個(gè)陣列的最大輸出功率。
4.如權(quán)利要求1所述的光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，所述固定部分光伏陣列組件提供的電壓電流滿足與之相連器件的正常工作，所需的電壓和電流傳感器的總數(shù)為2m+l,開關(guān)數(shù)目為2m2，光伏陣列采用一個(gè)集中式的最大功率跟蹤器。
5.如權(quán)利要求1所述的光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，所述開關(guān)矩陣中的開關(guān)為電磁式繼電器開關(guān)，以能夠?qū)崿F(xiàn)控制電路與主電路電氣隔離。
6.如權(quán)利要求5所述的光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，所述電磁繼電器的型號為BPM2-SS-212L，額定電流為5A，額定電壓為30VDC，采用ULN2003實(shí)現(xiàn)對繼電器的控制邏輯。
7.如權(quán)利要求1所述的光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征是，所述檢測電路的測量元件為霍爾電壓傳感器，型號為VSM025A，從電壓傳感器出來的信號經(jīng)過調(diào)理電路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換引腳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，包括相連接的主電路、控制電路，所述主電路包括固定部分光伏陣列組件、開關(guān)矩陣、可調(diào)整部分光伏陣列組件，固定部分光伏陣列組件通過開關(guān)矩陣與可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，控制電路包括主控板、驅(qū)動電路、檢測電路；主控板通過驅(qū)動電路分別與固定部分光伏陣列組件、可調(diào)整部分光伏陣列組件連接，可調(diào)整部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接，固定部分光伏陣列組件通過檢測電路、保護(hù)電路與主控板連接；本發(fā)明將組態(tài)優(yōu)化控制策略應(yīng)用到光伏組件水平，基于DSP主控板建立光伏陣列動態(tài)組態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動更新，成本低、簡單實(shí)用。
文檔編號H02N6/00GK103138641SQ20131009965
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者陳阿蓮, 馮麗娜, 杜超, 張承慧 申請人:山東大學(xué)