一種光伏供電系統、方法及裝置與流程

2024-04-13 16:18:05 3

本發明涉及發電領域，具體涉及一種光伏供電系統、方法及裝置。

背景技術：

目前，環境汙染已成為社會關注的焦點問題，為了全面應對解決環境汙染問題，新能源技術得到了廣泛研究與應用，應用最為廣泛的為光伏發電技術，其是利用太陽能電池將太陽光能轉化為電能的一種發電方式，而現有技術中為直流負載供電的光伏供電系統，太陽能光伏板通過直接連接升壓變換電路升壓後為負載供電，而電壓變換器在根據負載需求進行電壓轉換時，其輸入端電壓在滿足起升點電壓的同時需要滿足輸出電壓的轉換需求，高於轉換需求的輸入電壓可能導致升壓後的電壓過高，在不滿足負載用電需求的同時可能燒毀升壓變換電路，故當太陽能光伏板將輸出的電壓直接接入升壓變換電路，由於不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率。

技術實現要素：

因此，本發明要解決的技術問題在於現有光伏供電系統不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率。

有鑑於此，本發明提供一種光伏供電系統，包括：太陽能電池陣列；

負載；

電壓變換器，其輸出端與所述負載連接，用於為所述負載提供負載電壓；其特徵在於，還包括：

檢測電路，用於檢測所述太陽能電池陣列產生的功率值，其輸入端與所述太陽能電池陣列的輸出端連接；

阻抗變換電路，用於改變迴路中的阻抗，包括輸入端、輸出端和阻抗調節端，其輸入端與所述太陽能電池陣列的輸出端連接，其輸出端連接所述電壓變換器；

數位訊號處理器，其輸入端連接所述檢測電路的輸出端，其輸出端連接所述阻抗變換電路的阻抗調節端，用於根據所述檢測電路檢測的功率值與所述負載所需功率值調節所述阻抗變換電路的阻抗值，使得所述電壓變換器輸入端電壓值滿足所述負載電壓的需求。

進一步地，所述數位訊號處理器通過脈衝調製晶片與所述阻抗變換電路連接，通過輸出脈衝調製信號調控制所述阻抗變換電路的阻抗值。

進一步地，還包括：溫度傳感器，其輸入端連接所述太陽能電池陣列，輸出端連接所述檢測電路，用於將採集的所述太陽能電池陣列的溫度信號傳輸給所述數位訊號處理器；所述數位訊號處理器根據所述溫度信號調節所述阻抗變換電路的電阻值。

進一步地，還包括：光照傳感器，其輸入端所述太陽能電池陣列連接，輸出端與所述檢測電路連接，用於將採集的所述太陽能電池陣列接收到的光照強度，傳輸給所述數位訊號處理器；所述數位訊號處理器根據照度值調節所述阻抗變換電路的電阻值。

進一步地，還包括：第一電壓變換器，其輸入端連接所述電壓變換器，其輸出端連接蓄電池，用於根據所述蓄電池電壓需求進行電壓變換。

進一步地，還包括：第二電壓變換器，其輸入端連接所述蓄電池，其輸出端連接所述負載，用於根據所述負載的電壓需求進行電壓變換。

進一步地，還包括：電源管理晶片，分別與所述蓄電池與所述數位訊號處理器連接，所述數位訊號處理器通過接收所述電源管理晶片測量的所述蓄電池的電壓，監控所述蓄電池電能變化。

進一步地，所述數位訊號處理器的輸出端連接驅動晶片，所述驅動晶片的輸出端分別連接電壓變換器和雙向升降變換器，所述驅動晶片用於根據接收到的所述數位訊號處理器輸出的開關控制信號控制所述電壓變換器和所述雙向升降變換器的開關通/斷。

進一步地，所述第一電壓變換器和所述第二電壓變換器集成在所述雙向升降變換器中。

進一步地，所述數位訊號處理器的輸出端還通過交流斷路器與公共電網連接，所述公共電網連接所述負載，用於為所述負載供電。

進一步地，還包括：外部監測設備，通過通訊埠與所述數位訊號處理器連接，用於遠程監測所述光伏供電系統的工作狀態。

相應地，本發明還提供一種光伏供電方法，用於上述所述的光伏供電系統，包括：

獲取太陽能電池陣列產生的功率值；

判斷所述功率值是否大於負載所需功率值；

當所述功率值大於所述負載所需功率值，根據所述負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得所述電壓變換器輸入端電壓值滿足所述負載電壓變換需求。

進一步地，還包括：

當所述太陽能電池陣列產生的功率值小於所述負載所需功率值時，控制驅動晶片根據接收到的數位訊號處理器輸出的開關控制信號使得所述電壓變換器的開關斷開並控制所述蓄電池通過所述雙向升降變換器變壓後為所述負載供電。

進一步地，還包括：

當所述太陽能電池陣列產生的功率值小於所述負載所需功率值時，控制所述交流斷路器閉合，使得所述公共電網為所述負載供電。

相應地，本發明還提供一種光伏供電裝置，用於上述所述的光伏供電系統，包括：

獲取單元，用於獲取太陽能電池陣列產生的功率值；

判斷單元，用於判斷所述功率值是否大於負載所需功率值；

執行單元，用於當所述功率值大於所述負載所需功率值，根據所述負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得所述電壓變換器輸入端電壓值滿足所述負載電壓變換需求。

本發明提供的光伏供電系統、方法及系統，通過檢測電路採集太陽能電池陣列的功率值，並將採集功率值傳輸至數位訊號處理器，繼而數位訊號處理器根據檢測電路檢測的功率值與負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，解決了現有光伏供電系統不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種光伏供電系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種光伏供電方法的流程圖；

圖3是本發明實施例提供的一種光伏供電裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供一種光伏供電系統，如圖1所示，包括：太陽能電池陣列1、檢測電路2、數位訊號處理器3、阻抗變換電路5、電壓變換器6負載7，其中，

太陽能電池陣列1，用於為該供電系統提供電能，同時利用太陽能電池組件通過串並聯形成的太陽能電池陣列進行光伏發電，可以根據該光伏供電系統的使用環境以及供電對象需求，可隨時對太陽能電池陣列進行改裝，以輸出滿足負載需求的功率，相較於太陽能光伏板，使用太陽能電池組件更為靈活且運輸方便。

檢測電路2，用於檢測太陽能電池陣列1產生的功率值，其輸入端與太陽能電池陣列1的輸出端連接，其中太陽能電池陣列的功率值通過採集太陽能電池陣列電流信號和電壓信號，並將採集的電流信號和電壓信號轉換為電流值與電壓值後得到的。

阻抗變換電路5，用於改變迴路中的阻抗，包括輸入端、輸出端和阻抗調節端，其輸入端與太陽能電池陣列1的輸出端連接，其輸出端連接電壓變換器6，其中太陽能電池陣列1還與所述阻抗變換電路5連接，用於為阻抗變換電路提供電能。

數位訊號處理器3，其輸入端連接檢測電路2的輸出端，其輸出端連接阻抗變換電路5的阻抗調節端，用於根據檢測電路2檢測的功率值與負載所需功率值調節阻抗變換電路5的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，電壓變換器6為dc/dc電壓變換器，用於根據負載所需電壓的需求將太陽能電池陣列的電壓值轉換為相應的電壓輸出給負載，優選地，數位訊號處理器3通過脈衝調製晶片與阻抗變換電路5連接，通過輸出脈衝調製信號調控制阻抗變換電路5的阻抗值，該脈衝調製晶片可以是脈衝寬度調製晶片或脈衝頻率調製晶片。

本發明實施例提供的光伏供電系統，通過檢測電路採集太陽能電池陣列的功率值，並將採集功率值傳輸至數位訊號處理器，繼而數位訊號處理器根據檢測電路檢測的功率值與負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，解決了現有光伏供電系統不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率的問題。

該光伏供電系統還包括：溫度傳感器8，如圖1所示，其輸入端連接太陽能電池陣列1，輸出端連接檢測電路2，用於將採集的太陽能電池陣列1的溫度信號傳輸給數位訊號處理器3，數位訊號處理器3根據溫度信號調節阻抗變換電路的電阻值。由於太陽能電池陣列在光電轉換的過程中，電池板的溫度會升高，導致光伏發電效率下降，通過溫度傳感器實時採集太陽能電池陣列的溫度信號並通過檢測電路內的模/數轉換模塊轉換為溫度值傳輸給數位訊號處理器，當檢測到太陽能電池陣列的溫度升高時，減小阻抗變換電路的電阻值，繼而阻抗變換電路的電壓值降低，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，提高光伏供電效率。

該光伏供電系統還包括：光照傳感器9，其輸入端太陽能電池陣列1連接，輸出端與檢測電路2連接，用於將採集的太陽能電池陣列1接收到的光照強度傳輸給數位訊號處理器3，數位訊號處理器3根據照度值調節阻抗變換電路5的電阻值。在溫度一定的情況下，太陽能電池陣列在不同的光照強度下輸出功率不同，為了保證太陽能電池陣列在該溫度下，隨著光照強度的變化，太陽能光伏陣列的輸出功率的功率曲線走勢在最大功率曲線一定閾值範圍內，數位訊號處理器根據最大功率曲線的變化，通過實時調整阻抗變換電路的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，提高光伏供電效率。

該系統還包括：第一電壓變換器，其輸入端連接所述電壓變換器，其輸出端連接蓄電池，用於根據所述蓄電池電壓需求進行電壓變換；第二電壓變換器，其輸入端連接所述蓄電池，其輸出端連接所述負載，用於根據所述負載的電壓需求進行電壓變換，其中第一電壓變換器和第二電壓變換器集成在雙向升降變換器11中。

當數位訊號處理器3根據接收到的電流值與電壓值判斷出太陽能電池陣列1輸出功率值大於或等於負載7的功率值，則控制太陽能電池陣列1為負載供電，並將多餘的電能通過與電壓變換器6連接的雙向升降變換器11變壓後存儲在蓄電池10中；當太陽能電池陣列1輸出功率值小於負載7的功率值，則控制蓄電池10通過雙向升降變換器11變壓後為負載7供電。其中該雙向升降變換器為四開關雙向升降變換器，輸入輸出電壓同極性、開關管電壓應力低，降低了電流對蓄電池的衝擊，根據負載電壓值對蓄電池電壓進行降/升壓後為負載供電。同時為了避免蓄電池放電過度而受損，該光伏供電系統還包括：電源管理晶片12，如圖1所示，分別與蓄電池10與數位訊號處理器3連接，數位訊號處理器3通過接收電源管理晶片12測量的蓄電池10的電壓，監控蓄電池10電能變化。

為了進一步保證負載的用電需求以及避免蓄電池放電過度而受損，如圖1所示，該光伏供電系統通過交流斷路器13與公共電網14連接，

當數位訊號處理器3根據接收到的電流值與電壓值判斷出太陽能電池陣列1輸出功率值小於負載7的功率值，則閉合交流斷路器，接通公共電網的供電線路，控制公共電網14和/或蓄電池10為負載供電，其中為了保證直流負載用電，在公共電網的輸出電路中設置整流器，將公共電網的交流電轉換為直流電輸出給負載。

如圖1所示，電壓變換器6、雙向升降變換器11，分別通過驅動晶片17與數位訊號處理器3連接，數位訊號處理器3根據太陽能電池陣列1輸出功率和蓄電池10電能大小輸出開關控制信號，驅動晶片17根據接收到的開關控制信號控制電壓變換器6和雙向升降變換器11的開關通/斷。

為了便於遠程監控光伏供電系統的工作過程，該光伏供電系統還包括：外部監測設備16，如圖1所示，通過通訊埠15與數位訊號處理器3連接，用於遠程監測光伏供電系統的工作狀態，該通訊埠可以是遵循rs232或rs485等通訊協議的埠。

上述實施例提供光伏供電系統，通過檢測電路採集太陽能電池陣列的功率值，並將採集功率值傳輸至數位訊號處理器，繼而數位訊號處理器根據檢測電路檢測的功率值與負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，解決了現有光伏供電系統不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率的問題。

相應地，本發明實施例還提供一種光伏供電方法，如圖2所示，用於上述實施例所述的光伏供電系統，包括：

s21，獲取太陽能電池陣列產生的功率值；

s22，判斷所述功率值是否大於負載所需功率值；當所述功率值大於所述負載所需功率值，執行步驟s23.

s23，根據所述負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得所述電壓變換器輸入端電壓值滿足所述負載電壓變換需求。

本發明實施例提供的光伏供電方法，通過獲取陽能電池陣列的功率值，並將採集功率值傳輸至數位訊號處理器，繼而數位訊號處理器根據檢測電路檢測的功率值與負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，解決了現有光伏供電系統不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率的問題。

優選地，當所述太陽能電池陣列產生的功率值小於所述負載所需功率值時，該方法還包括：控制驅動晶片根據接收到的數位訊號處理器輸出的開關控制信號使得所述電壓變換器的開關斷開並控制所述蓄電池通過所述雙向升降變換器變壓後為所述負載供電。

作為一種並列的實施方式，該方法還包括：當所述太陽能電池陣列產生的功率值小於所述負載所需功率值時，控制所述交流斷路器閉合，使得所述公共電網為所述負載供電。

本發明實施例提供的光伏供電方法，通過公共電網或蓄電池為負載供電，保證了負載用電的穩定性。

相應地，本發明實施例還提供一種光伏供電裝置，如圖3所示，用於上述實施例所述的光伏供電系統，包括：

獲取單元31，用於獲取太陽能電池陣列產生的功率值；

判斷單元32，用於判斷所述功率值是否大於負載所需功率值；

執行單元33，用於當所述功率值大於所述負載所需功率值，根據所述負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得所述電壓變換器輸入端電壓值滿足所述負載電壓變換需求。

本發明實施例提供的光伏供電裝置，通過獲取單元採集太陽能電池陣列的功率值，並將採集功率值傳輸至數位訊號處理器，繼而數位訊號處理器根據檢測電路檢測的功率值與負載所需功率值調節阻抗變換電路的阻抗值，使得電壓變換器輸入端電壓值滿足負載電壓的需求，解決了現有光伏供電系統不能及時對升壓變換電路的輸入電壓進行調節，在影響負載的正常用電需求的同時降低了光伏供電系統輸出功率的使用效率的問題。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。