太陽能光伏電池板輸出的處理裝置、方法及通信電源的製作方法
2023-07-22 12:52:06
專利名稱：太陽能光伏電池板輸出的處理裝置、方法及通信電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置、方法及通信電源。
背景技術：
在通信電源領域中，太陽能作為零排放、清潔、環保的新能源已經被廣泛利用。太陽能通信電源產品通常包括用於接收太陽能的太陽能光伏電池組件和用於控制該太陽能光伏電池組件輸出的非線性外特性電壓變換為滿足通信設備使用的-48V直流電壓的太陽能控制器。同時，太陽能控制器還具備蓄電池管理功能、監控告警功能、直流配電功能等。在太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護等的系統環境搭建中，可能會遇到如下問題1沒有或缺少足夠的太陽能光伏電池板。2有足夠的太陽能光伏電池板，但天氣陰晴不定，當前太陽光的光強無法滿足通信電源系統的測試或維護需要。這些問題將不可避免的影響太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。
發明內容
針對相關技術中，資金、空間、天氣環境等因素影響太陽能通信電源產品的研發、 測試或現場維護的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在於提供一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置、方法及通信電源，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置。根據本發明的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置包括直流穩壓恆流電源，用於輸出穩壓電壓和/或恆流電流；監控單元，用於根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓和輸出電流。優選地，監控單元包括第一控制模塊，用於控制直流穩壓恆流電源的開路電壓為 40至45伏；第二控制模塊，用於控制直流穩壓恆流電源的短路電流為5安。優選地，監控單元還包括第三控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為 0至34伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而線性增加，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第四控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率為最大輸出功率，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第五控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34伏至開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而非線性快速減小；第六控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為零。優選地，監控單元包括第七控制模塊，用於控制直流穩壓恆流電源的開路電壓為 40y至45y伏，其中y為正整數；第八控制模塊，用於控制直流穩壓恆流電源的短路電流為切安，其中χ為正整數。優選地，監控單元還包括第九控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為 0至34y伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而線性增加，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第十控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率為最大輸出功率，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第十一控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏至開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而非線性快速減小；第十二控制模塊，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為零。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理裝置還包括數字功率計，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出功率；電壓表，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出電壓；電流表，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出電流。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理裝置還包括蓄電池；監控單元還包括 第十三控制模塊，用於當蓄電池處於充飽狀態時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓為開路電壓。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理裝置還包括負載；監控單元還包括 第十四控制模塊，用於當蓄電池處於很虧狀態時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y 伏；第十五控制模塊，用於當蓄電池處於充飽狀態時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓為 0至34y伏或者34y伏至開路電壓。為了實現上述目的，根據本發明的另一個方面，提供了一種通信電源，該通信電源包括上述任一的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置。為了實現上述目的，根據本發明的又一個方面，提供了一種太陽能光伏電池板輸出的處理方法。根據本發明的太陽能光伏電池板輸出的處理方法包括監控單元根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制輸出電壓和輸出電流；直流穩壓恆流電源，根據監控單元的控制，輸出穩壓電壓和/或恆流電流。本發明通過獲取並設置類似太陽能光伏電池板的輸出電流、輸出電壓和輸出功率，解決了相關技術中，資金、空間、天氣環境等因素影響太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護的問題，從而實現了對太陽能光伏電池板的輸出處理，進而保證太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置的結構框5
圖2是根據本發明實施例的單塊太陽能光伏電池板的I-V特性曲線的示意圖；圖3是根據本發明實施例的通信領域現場應用的太陽能光伏電池板組的I-V特性曲線的示意圖；圖4是根據本發明實施例的太陽能光伏電池板輸出的處理方法的流程圖；圖5是根據本發明實施例的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。根據本發明的實施例，還提供了一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置。圖1是根據本發明實施例的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置的示意圖，如圖1所示，包括直流穩壓恆流電源11和監控單元12。下面對其結構進行詳細描述。直流穩壓恆流電源11，用於輸出穩壓電壓和/或恆流電流；監控單元52，用於根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓和輸出電流。優選地，監控單元12包括第一控制模塊1201，用於控制直流穩壓恆流電源的開路電壓為40至45伏；第二控制模塊1202，用於控制直流穩壓恆流電源的短路電流為5安。優選地，監控單元12還包括第三控制模塊1203，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為0至34伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而線性增加，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第四控制模塊1204，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率為最大輸出功率，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第五控制模塊1205，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34伏至開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而非線性快速減小；第六控制模塊 1206，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為零。圖2是根據本發明實施例的單塊太陽能光伏電池板的I-V特性曲線的示意圖，如圖2所示，單塊太陽能光伏電池板具備如下的輸出特性1開路電壓(Voc)是當太陽能光伏電池板開路時，太陽能光伏電池板可能達到的最大電壓，每塊太陽能光伏電池板的最大開路電壓在40-45V之間。2短路電流(Isc)是組件在外接負載為零時，能夠達到的最大輸出電流，每塊太陽能光伏電池板的短路電流是5A。3太陽能光伏電池板最大的輸出功率相對應的I-V曲線點稱為最大功率點。一般在34V左右。4隨著輸出電壓由零逐漸增大，輸出電流趨於穩定在5A左右，輸出功率將逐漸增大，超過最大功率點即電壓超過34V後，隨著輸出電壓的繼續增加，輸出電流快速減小，輸出功率也隨之減少。另外，太陽能光伏電池板輸出功率與太陽輻射強度基本成正比例。太陽輻射強度增強時，最大輸出功率也隨之增加；反之，如果太陽能光伏電池板被雲層遮擋，或斜射太陽能光伏電池板，太陽輻射強度就會減弱，最大輸出功率也隨之減少。此處僅以太陽能光伏電池板能輸出額定最大功率為例。本優選實施例描述了單塊太陽能光伏電池板的輸出特性，對單塊太陽能光伏電池板的模擬可以作為多塊太陽能光伏電池板模擬的基礎，從而實現對太陽能光伏電池板組的模擬，進而保證太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理裝置還包括數字功率計，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出功率；電壓表，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出電壓；電流表，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出電流。優選地，監控單元12包括第七控制模塊1207，用於控制直流穩壓恆流電源的開路電壓為40y至45y伏，其中y為正整數；第八控制模塊1208，用於控制直流穩壓恆流電源的短路電流為切安，其中χ為正整數。優選地，監控單元12還包括第九控制模塊1209，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為0至34y伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而線性增加，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第十控制模塊1210，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏時，控制直流穩壓恆流電源的輸出功率為最大輸出功率，並且，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為短路電流；第十一控制模塊1211，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏至開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流隨著直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而非線性快速減小；第十二控制模塊1212，用於當直流穩壓恆流電源的輸出電壓為開路電壓時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電流為零。為滿足通信用電源系統需要，太陽能光伏電池輸出需要幾塊太陽能光伏電池板串聯和並聯相結合輸出才能達到。本優選實施例就描述了太陽能光伏電池板組的組成方式， 通過對太陽能光伏電池板組的模擬，可以保證太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。圖3是根據本發明實施例的通信領域現場應用的太陽能光伏電池板組的I-V特性曲線的示意圖，如圖3所示，在通信領域現場應用中，太陽能光伏電池板組具備如下的輸出特性1為了能滿足-48伏的供電電壓，現場的太陽能光伏電池板組件一般都以兩塊以上串聯輸出，即其開路電壓是Voc = 40y至45y伏之間，其中y為太陽能光伏電池板的串聯數量。2每塊太陽能光伏電池板的短路電流是5安，在通信電源中，為了能滿足更大電流的輸出，現場的太陽能光伏電池板組件一般都會兩塊以上並聯輸出，即其每路的短路電流是Isc = 5x安，其中χ表示太陽能光伏電池板的並聯數量。根據以上描述的特性，需要的模擬裝置必須是輸出功率、輸出電壓、輸出電流均可控制，且為穩壓恆流輸出，對穩壓恆流源的要求是最大輸出功率為Pmax = 34y*5x，最大輸出電壓為45y伏，最大輸出電流為切安。具體設計如下1開路電壓(Voc)每路太陽能光伏電池板的開路電壓(Voc)大約在40y_45y伏， 根據輸出特性曲線圖，此時的功率應為近似接近0，輸出電壓在40y-45y伏之間。如圖3的A區。2最大功率點輸出功率設為最大值Pmax = 34y*5x，輸出限流點設為切安，使輸出電壓穩定在34y伏附近，即可輸出最大功率，如圖3的B區。3較小輸出功率，分兩種情況，如圖3的Cl、C2區Cl區根據測試所需將直流穩壓恆流電源設為限流流模式輸出，限流點為切安， 在0到Pmax = 34y*5x之間設置輸出功率，使其電壓能從0到34y伏之間輸出，電流為限流輸出。C2區根據測試所需環境設置不同限流點(小於切安)，將輸出功率設置在0到 Pmax = 34y*5x之間，此處隨著電壓的增大(34y_45y伏之間)，功率會急劇下降。由於太陽光陰晴不定，太陽光輸入功率不時在變化。但只要有陽光，太陽能光伏電池板的最大功率點處的電壓是恆定的；在低於該處電壓時，電流是恆定的。即在設置時只需調節限流點，即可模擬出不同情況的太陽光輸入功率了。本優選實施例描述了太陽能光伏電池板組的輸出特性，對太陽能光伏電池板組的模擬，可以保證太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理還包括數字功率計，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出功率；電壓表，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出電壓；電流表，用於測量直流穩壓恆流電源的輸出電流。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理還包括蓄電池；監控單元還包括第十三控制模塊1213，用於當蓄電池處於充飽狀態時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓為開路電壓。優選地，上述太陽能光伏電池板輸出的處理還包括負載；監控單元12還包括第十四控制模塊1214，用於當蓄電池處於很虧狀態時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓為 34y伏；第十五控制模塊1215，用於當蓄電池處於充飽狀態時，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓為0至34y伏或者34y伏至開路電壓。本發明實施例提供了一種通信電源。該通信電源可以包括上述任一太陽能光伏電池板輸出的處理裝置。本發明實施例還提供了一種太陽能光伏電池板輸出的處理方法。圖4是根據本發明實施例的太陽能光伏電池板輸出的處理方法的流程圖，如圖4所示，包括如下的步驟 S402至步驟S404。步驟S402，監控單元根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制輸出電壓和輸出電流。步驟S404，直流穩壓恆流電源，根據監控單元的控制，輸出穩壓電壓和/或恆流電流。下面將結合實例對本發明實施例的實現過程進行詳細描述。在通信用太陽能光伏系統環境中，通過在太陽能光伏電池板和通信負載設備之間加個控制器，可以將光伏輸出的電壓轉化為通信負載設備所用的-48V電源系統。使用3塊太陽能光伏電池板串聯，使光伏輸出電壓範圍為0-135V之間，再將這些串聯的太陽能光伏電池板並聯起來，使光伏輸出電流能達到5A、10A、20A...。在控制器研發、測試和維護中，由於種種因素，太陽能光伏電池板的缺乏是經常遇見的事情。在實際應用時，本發明所用模擬裝置可以使用通信用開關電源，通過串聯、並聯， 且調整輸出電壓、電流限流點來輸出發明中所說的最大功率、電流、電壓。圖5是根據本發明實施例的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置示意圖。在靜態輸出的模擬環境中，該模擬裝置基本上能完整模擬輸出太陽能光伏電池板的I-V曲線特性，如圖5，虛線方框內為模擬裝置，直流穩壓恆流電源為輸出源，監控單元控制直流穩壓恆流電源的電壓輸出、限流點、輸出功率。數字功率計測量當前輸出的功率，電壓表測量模擬裝置的輸出電壓，電流表測量模擬裝置的輸出電流。當蓄電池處於很虧狀態，太陽能光伏電池板提供的功率無法完全滿足負載和蓄電池時，控制器會以輸入源的最大功率點輸出，根據環境需要，應通過監控單元控制模擬裝置以最大功率點Pmax = 34y*5x輸出，即為圖3的B區；當蓄電池處於充飽狀態，太陽能光伏電池板提供的功率能滿足負載和蓄電池時，根據環境需要，應將模擬裝置的輸出電壓和電流調到圖3的Cl區或C2區；當在空載且電池充飽情況下，應將模擬裝置調到圖3的A區。 以上，即可完成在通信用電源系統需要的太陽能光伏電池板輸出了。綜上所述，根據本發明的上述實施例，提供了一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置、方法及通信電源。通過獲取並設置類似太陽能光伏電池板的輸出電流、輸出電壓和輸出功率，解決了相關技術中，資金、空間、天氣環境等因素影響太陽能通信電源產品的研發、 測試或現場維護的問題，從而實現了對太陽能光伏電池板的模擬，進而保證太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置，其特徵在於，包括 直流穩壓恆流電源，用於輸出穩壓電壓和/或恆流電流；監控單元，用於根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓和輸出電流。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述監控單元包括 第一控制模塊，用於控制所述直流穩壓恆流電源的開路電壓為40至45伏； 第二控制模塊，用於控制所述直流穩壓恆流電源的短路電流為5安。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述監控單元還包括第三控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為0至34伏時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出功率隨著所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而線性增加，並且，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流為所述短路電流；第四控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34伏時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出功率為最大輸出功率，並且，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流為所述短路電流；第五控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34伏至所述開路電壓時， 控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流隨著所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而非線性快速減小；第六控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為所述開路電壓時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流為零。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述監控單元包括第七控制模塊，用於控制所述直流穩壓恆流電源的開路電壓為40y至45y伏，其中y為正整數；第八控制模塊，用於控制所述直流穩壓恆流電源的短路電流為切安，其中χ為正整數。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述監控單元還包括第九控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為0至34y伏時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出功率隨著所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而線性增加，並且，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流為所述短路電流；第十控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出功率為最大輸出功率，並且，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流為所述短路電流；第十一控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏至所述開路電壓時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流隨著所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓的增加而非線性快速減小；第十二控制模塊，用於當所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為所述開路電壓時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電流為零。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，還包括 數字功率計，用於測量所述直流穩壓恆流電源的輸出功率； 電壓表，用於測量所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓；電流表，用於測量所述直流穩壓恆流電源的輸出電流。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於， 還包括蓄電池；所述監控單元還包括第十三控制模塊，用於當所述蓄電池處於充飽狀態時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為所述開路電壓。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於， 還包括負載；所述監控單元還包括第十四控制模塊，用於當所述蓄電池處於很虧狀態時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為34y伏；第十五控制模塊，用於當所述蓄電池處於充飽狀態時，控制所述直流穩壓恆流電源的輸出電壓為0至34y伏或者34y伏至所述開路電壓。
9.一種通信電源，其特徵在於，包括權利要求1至8中任一項所述的太陽能光伏電池板輸出的處理裝置。
10.一種太陽能光伏電池板輸出的處理方法，其特徵在於，包括監控單元根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制輸出電壓和輸出電流；直流穩壓恆流電源，根據所述監控單元的控制，輸出穩壓電壓和/或恆流電流。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能光伏電池板輸出的處理裝置、方法及通信電源，該裝置包括直流穩壓恆流電源，用於輸出穩壓電壓和/或恆流電流；監控單元，用於根據預先獲取的太陽能光伏電池板的輸出電流、太陽能光伏電池板的輸出電壓和太陽能光伏電池板的輸出功率，控制直流穩壓恆流電源的輸出電壓和輸出電流。本發明實現了對太陽能光伏電池板的輸出處理，進而保證了太陽能通信電源產品的研發、測試或現場維護。
文檔編號H02N6/00GK102487252SQ20101056944
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者楊超, 王德安 申請人:中興通訊股份有限公司