专利名称：电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子系统，尤其涉及一种电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统。
背景技术：
太阳能是一种清洁高效的可再生能源。最大功率跟踪(Maximum PowerPoint Tracking,简称MPPT)系统是一种通过调节太阳能电池的工作状况，使光伏电池在光照强度、温度等环境条件变化的情况下，始终能最大程度地将太阳能转变为电能输出的技术。采用不同软件算法以及控制手段，MPPT的效率有着很大差异。因此市场需要一种能够适应实际户外光伏发电系统需求和环境变化规律的MPPT模块，使之运用于并网或非并网的光伏系统中。MPPT模块能使光伏电池在不同环境条件下，最大限度地将太阳能转化为电能，而这些电能是否能最高效率地传输给电网或负载，则取决于每个光伏电池输出的电压、电流等电性能参数是否在整个系统中得以统一或协调。这就需要高效且可控的电源变换器来实现这种动态输入、输出变化，才能保证光伏电池及系统始终输出最大功率。由于太阳能光伏电站在日常运营中，需要实时监测每块光伏组件的工作状态，高效、准确地向管理者提供做出调整、维修、更换等管理行为的决策依据，从而在提高太阳能光伏电站管理水平和工作效率的同时，降低运营维护成本
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电流电压动态可调输出的 太阳能光伏控制系统，该系统能使太阳能光伏电池组件实现最大的光电转 化效率和最大电能传输效率，不仅可以对外实现通讯联系，而且可以按系 统要求更高效地工作。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过如下技术方案实现
一种电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，包括CPU和MPPT 模块、DC/DC模块以及有线和/或无线通讯模块，所述CPU和MPPT模块与 DC/DC模块、有线和/或无线通讯模块以及太阳能光伏电池组件连接，所 述DC/DC模块与CPU和MPPT模块以及太阳能光伏电池组件连接，所述有 线和/或无线通讯模块与远程信息终端连接；
所述MPPT模块实时运算、跟踪并控制太阳能光伏电池组件的最大功 率点电压，保证太阳能光伏电池组件始终输出最大功率；太阳能光伏电池 组件在MPPT模块控制下输出的电能传输到DC/DC模块，并把太阳能电池 工作参数数据实时发送给CPU; CPU根据远程信息终端传输过来的指令信 号，使DC/DC模块连续调节其输出的电流电压值；太阳能光伏电池组件的 工作电流电压参数和经DC/DC模块变换后输出的电流电压参数经由有线 和/或无线通讯模块，传送到远程信息终端。
所述CPU和MPPT模块与近端通用接口连接。
所述CPU将太阳能光伏电池组件的工作电流电压参数和经DC/DC模块 变换后输出的电流电压参数经由有线和/或无线通讯模块传送到远程信息 终端。所述CPU将太阳能光伏电池组件的工作电流电压参数和经DC/DC模块 变换后输出的电流电压参数传送到近端通用接口 。
所述CPU根据近端通用接口传输过来的指令信号，使DC/DC模块连续 调节其输出的电流电压值。
所述DC/DC模块最终输出的工作参数实时发送给CPU。
所述太阳能光伏电池组件是一块或多块。
所述近端通用接口连接显示装置、指示灯或声控装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于
1、 使太阳能光伏电池组件在不同光照强度、温度等环境条件下都能 实现最大的光电转化效率；
2、 使太阳能光伏电池组件陈列以最佳效率的电流电压参数工作和电 能传输；
3、 使太阳能光伏电池组件及光伏发电系统智能化，不仅可以对外实 现通讯联系，而且可以按系统要求更高效地工作；
4、 运用于非并网系统时，不仅可以获得最大的光电转化效率，还可 以通过自动调节充电电流电压参数，来提高充电效率，縮短充电时间；在 并网系统中，使整个并网系统在可控的状况下工作，不仅提高了系统的能 源转化和能源传输效率，而且使整个并网发电系统在实时监控中智能化地 工作。
图1是本实用新型电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统的 示意图。其中，l是太阳能光伏电池组件；2是DC/DC模块；3是CPU和MPPT模块；4是有线和/或无线通讯模块；5是近端通用接口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。 如图1所示，本实用新型电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系
统包括太阳能光伏电池组件1、 DC/DC模块2、 CPU (中央处理器)和MPPT 模块3 (包括软件)、有线和/或无线通讯模块4、近端通用接口5组成。 太阳能光伏电池组件1可以是一块或多块，近端通用接口 5可接显示装置、 指示灯、声控等装置。CPU和MPPT模块3与DC/DC模块2、有线和/或无 线通讯模块4以及太阳能光伏电池组件1连接，DC/DC模块2与CPU和MPPT 模块3以及太阳能光伏电池组件1连接，有线和/或无线通讯模块4与远 程信息终端连接。该系统可以将太阳能光伏电池组件1的工作状况、电性 能参数等信息通过有线和/或无线方式(有线和/或无线通讯模块4)传输 给远程信息终端；也可以根据远程信息终端通过有线和/或无线方式(有 线和/或无线通讯模块4)传输过来的外部指令调节系统输出的电流电压 等电性能参数，以上双向信息传输和指令传达的功能也可以通过近端通用 端口 5实现；在太阳能光伏电池组件1或本系统出现非正常工作状态时， 本系统还可以根据自带的程序自动将太阳能光伏电池组件1或本系统从 并网系统中断开。结合系统自带的MPPT功能，不仅保证太阳能电池在最-大光电转换效率点上工作，而且实现太阳能光伏发电系统的电能以最高效 的方式传输给电网或负载。
如图1所示，本实用新型的实现过程具体如下1. 太阳能光伏电池组件1在一定光照强度下，开始发电，输出电流电
压；
2. CPU和MPPT模块3中的MPPT模块实时运算、跟踪并控制太阳能光 伏电池组件1的最大功率点电压，保证太阳能光伏电池组件1在不同光照 强度、温度等环境条件下始终输出最大功率；
3. 太阳能光伏电池组件1在CPU和MPPT模块3中的MPPT模块控制下 输出的电能传输到DC/DC模块2，并把太阳能电池工作参数数据实时发送 给CPU和MPPT模块3中的CPU。
4. CPU和MPPT模块3中的CPU可以根据远程信息终端或近端通用接 口 5传输过来的指令信号，使DC/DC模块2连续调节其输出的电流电压值。
5. 本系统的最终输出的电流电压等工作参数可实时发送给CPU和 MPPT模块3中的CPU。
6. CPU和MPPT模块3中的CPU可以将太阳能光伏电池组件1的工作 电流电压参数和经DC/DC模块2变换后输出的电流电压参数经由有线和/ 或无线通讯模块4传送到远程信息终端，或者CPU可以将太阳能光伏电池 组件1的工作电流电压参数和经DC/DC模块2变换后输出的电流电压参数 直接传送到近端通用接口 5。
7. 太阳能光伏电池组件l的工作电流电压参数和经DC/DC模块2变换
后输出的电流电压参数也可直接经由有线和/或无线通讯模块4，传送到 远程信息终端。
8. CPU和MPPT模块3中自带的程序在本系统输出电流电压值低于或 高于指定范围时，可以自动将本系统及携带的太阳能光伏电池组件1从整个太阳能并网发电系统中断开，使整个并网系统在此形成通路并报警；当 本系统自身发生故障而所携带的太阳能光伏电池组件1正常工作时，CPU 和MPPT模块3自带的程序会使太阳能光伏电池组件1绕开本系统与并网 系统直接连接，同时报警，从而不影响组件向系统输送电能。这些非正常 工作状态都会通过远程信息终端通知管理者。以上问题或故障恢复正常 后，系统会重新投入使用。
下面举一实施例进一步详细说明本实用新型
例如， 一个太阳能光伏并网发电系统的组件安装有本系统，组件在光 照强度为1000W/m2时的最大功率点电压为35V;当光照强度下降为800W/ m2时，其最大功率点电压为32V。而由于系统的限制，不带MPPT模块的 系统，在800W/itf光照强度时，仍使组件在35V的电压工作，因此不能发 挥此时组件的最大功率；而带有本系统的组件，将在MPPT模块的跟踪、 运算和控制下，及时将组件的工作电压调整到此时的最大功率点电压 32V，从而最大限度地将太阳能转化为电能。
在MPPT模块控制下获得的电能，因光照强度等环境因素的变化，而 以动态变化的电流电压值传输给DC/DC模块，假设此时I二4A， U=32V。这 些电流电压值参数信号会被传输给CPU以及有线和/或无线通讯模块。CPU 会根据远程信息终端或近端通用接口发出指令的要求，实时控制DC/DC 模块的输出电流电压值，假设为1=2. 6A， U=48V。
DC/DC模块最终输出的电流电压值参数信号也会被传输给CPU和有线 和/或无线通讯模块。CPU可以将太阳能电池组件的工作电流电压参数和 经DC/DC变换后输出的电流电压参数传输给近端通用接口和通过有线和/或无线模块传输给远程信息终端。
假设在800W/m2的光照强度下，太阳能光伏组件的工作电流电压应该 是P4A， U=32V，当CPU发现其实际的电流电压值偏离过大，超出允许的 范围，比如只有I=2A， U二32V时，CPU自带的软件会将该组件从光伏陈 列中断下，在此形成通路，并同时报警，以确保不影响其它组件的能量传 输和系统效率。远程的信息终端也将第一时间发现问题，报警通知管理者。
当本系统自身发生故障时(比如MPPT模块工作异常，DC/DC模块的输 出功率比输入功率衰减过大等情况)，本系统会被自动从整个光伏系统上 断开，同时将所携带光伏组件直接与光伏组件陈列相连，并立刻在远程信 息终端上报警，提醒管理者检修。
本实用新型的MPPT模块可根据光照强度、温度等环境因素的变化， 迅速而高效地跟踪光伏组件的最大功率点。本系统的DC/DC变流模块，可 实现电流电压输出动态可调。本系统尽可能将各模块集成为芯片，从而最 大限度地降低了成本和体积，提高了产品的性能和可靠性，减少了能量自 损耗。安装了本系统的光伏组件，就具有了智能，使管理者清晰地了解整 个发电系统的工作运行状况。该系统不仅可传输数据，接受指令，当本系 统或所携带组件出现非正常工作状态时，本系统会自动投切和报警，降低 了整个光伏发电系统的故障发生点，提高了系统的可靠性。
权利要求1.一种电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，包括CPU和MPPT模块、DC/DC模块以及有线和/或无线通讯模块，所述CPU和MPPT模块与DC/DC模块、有线和/或无线通讯模块以及太阳能光伏电池组件连接，所述DC/DC模块与CPU和MPPT模块以及太阳能光伏电池组件连接，所述有线和/或无线通讯模块与远程信息终端连接；所述MPPT模块实时运算、跟踪并控制太阳能光伏电池组件的最大功率点电压，保证太阳能光伏电池组件始终输出最大功率；太阳能光伏电池组件在MPPT模块控制下输出的电能传输到DC/DC模块，并把太阳能电池工作参数数据实时发送给CPU；CPU根据远程信息终端传输过来的指令信号，使DC/DC模块连续调节其输出的电流电压值；太阳能光伏电池组件的工作电流电压参数和经DC/DC模块变换后输出的电流电压参数经由有线和/或无线通讯模块，传送到远程信息终端。
2. 如权利要求1所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述CPU和MPPT模块与近端通用接口连接。
3. 如权利要求1所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述CPU将太阳能光伏电池组件的工作电流电压参数和经DC/DC模块变换后输出的电流电压参数经由有线和/或无线通讯模块传送到远程信息终端。
4. 如权利要求2所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述CPU将太阳能光伏电池组件的工作电流电压参数和经DC/DC模块变换后输出的电流电压参数传送到近端通用接口 。
5. 如权利要求2所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述CPU根据近端通用接口传输过来的指令信号，使DC/DC模块连续调节其输出的电流电压值。
6. 如权利要求1所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述DC/DC模块最终输出的工作参数实时发送给CPU。
7. 如权利要求1所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述太阳能光伏电池组件是一块或多块。
8. 如权利要求2所述的电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，其特征在于，所述近端通用接口连接显示装置、指示灯或声控装置。
专利摘要本实用新型公开了一种电流电压动态可调输出的太阳能光伏控制系统，包括CPU和MPPT模块、DC/DC模块以及有线和/或无线通讯模块，所述CPU和MPPT模块与DC/DC模块、有线和/或无线通讯模块以及太阳能光伏电池组件连接，所述DC/DC模块与CPU和MPPT模块以及太阳能光伏电池组件连接，所述有线和/或无线通讯模块与远程信息终端连接。该系统能使太阳能光伏电池组件及并网系统实现最大的光电转化效率和最大电能传输效率，不仅可以对外实现通讯联系，而且可以按系统要求更高效地工作。
文档编号H02N6/00GK201418047SQ20092007370
公开日2010年3月3日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者徐开勤, 沈朝晖 申请人:沈朝晖;徐开勤