一种太阳能优化器中的网络化电流采样电路的制作方法与工艺

文档序号:13108909
技术领域本实用新型涉及一种太阳能发电技术,特别是一种太阳能优化器中的网络化电流采样电路。

背景技术:
随着能源的短缺和环境的污染,太阳能作为一种无公害、无污染的绿色能源越来越多的被人们所重视,太阳能光伏发电的应用也越来越广。随着可再生能源的发展,太阳能光伏发电的应用也越来越倍受人们的关注,太阳能光伏发电领域也成为热门研究领域。不过,目前现有的太阳能光伏发电系统架构最极易受到实际工作环境和现场条件的影响,从而导致太阳能系统内部出现失衡。如,住宅旁边如果种了一棵大树,树阴、落叶、树皮等各类碎片,天空中飞快运动的云朵,以及不时掉落下来的鸟粪、虫子等杂物都会遮挡住阳光照射太阳能极板的强度,并且会逐步减少光伏系统的总发电量。对于太阳能光伏发电系统而言,只要几块电池板有阴影或树叶等杂物遮蔽,整个系统的发电量便会大幅地下跌。具体来说,只要有10%的光伏组件面积被遮盖,系统的总发电量便会下跌50%。另外,尽管新安装的太阳能光伏系统不会有电池板失配的问题,但随着时间的流逝,电池板也会不断老化,并且老化的速度参差不齐,太阳能系统内部也必然会出现失衡。

技术实现要素:
本实用新型的目的是提供一种太阳能优化器中的网络化电流采样电路,以便解决由于各种因素使太阳能系统内部出现失衡时,最大限度的提高光伏系统的发电效率。本实用新型的目的是这样实现的,一种太阳能优化器中的网络化电流采样电路,其特征是:包括:单个电流采样电路,横向电流采样电路串联支路,以及纵向各支路并联拓扑结构电路网络;在单个电流采样电路中,光伏组件正极输出回路上有电流检测电路,电流检测电路是在光伏组件正极输出回路上串接一电阻Ri,电阻Ri两端与测量放大器T5的两输入端电连接,测量放大器T5的输出端与优化处理电路的另一个A\/D输入端电连接;通过检测电阻Ri的电压,在通过欧姆定律获取光伏组件的输出电流。所述的优化处理电路是内部有A\/D转换电路的单片机。所述的内部有A\/D转换电路的单片机I\/O接口与测量放大器T5的输入端直接连接。所述的A\/D转换电路的单片机有一个R\/T接口,R\/T接口与电力线载波通信单元的R\/T接口电连接。所述的横向电流采样电路串联支路,包括:电源输出链路和数据通讯链路两个部分;在电源输出链路部分,每个太阳能发电单元输出电路相互串联,即第一路太阳能发电单元电源正极与第二路太阳能发电单元负极相连接,第二路太阳能发电单元负极与第三路太阳能发电单元电源正极连接以此类推,最后一级太阳能发电单元正极或负极与第一路太阳能发电单元负极或正极组成第一支路的电源输出端口;在数据通讯部分,每个太阳能发电单元的优化处理电路通过各自的支线PLC电力线通信模块通过电力线支线通信链路与电力线干线通信链路电连接,中央处理器通过干线PLC电力线通信模块与电力线干线通信链路电连接,中央处理器获取每个太阳能发电单元中光伏组件的电压。本实用新型的优点是:一种太阳能优化器中的网络化电流采样电路用于太阳能发电优化系统,网络化电流采样电路通过对光伏组件电流信号的采集,并将采集到的电流信号经过转换传递给优化电路,优化电路电流采样电路传输过来的信号进行处理和计算,然后根据这些计算出的结果不断调整双向DC-DC变换器的工作模式或占空比,使太阳能发电优化单元输出的电流得到控制。附图说明下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明:图1是本实用新型太阳能优化器中的网络化电流采样电路的网络拓扑结构图。图中,1、光伏组件;2、电流采样电路;3、优化处理电路;4、支线PLC电力线通信模块;5、电力线支线通信链路;6、中央处理器;7、DC\/AC逆变器;8、电力线干线通信链路;9、干线PLC电力线通信模块。具体实施方式如图1所示,一种太阳能优化器中的网络化电流采样电路,其特征是:包括:单个电流采样电路,横向电流采样电路串联支路,以及纵向各支路并联组成的拓扑结构电路网络。在单个电流采样电路中,在光伏组件1正极输出回路上有电流检测电路2,它是在光伏组件1正极输出回路上串接一电阻Ri,电阻Ri两端与测量放大器T5的两输入端电连接,测量放大器T5的输出端与优化处理电路3的另一个A\/D输入端电连接;通过检测电阻Ri的电压,在通过欧姆定律可以获取光伏组件1的输出电流。所述的优化处理电路是单片机及其内部A\/D转换转换系统。所述的单片机含A\/D功能的I\/O接口与测量放大器T5的输出端直接连接,电流信号通过电阻Ri转换为一个数值较小的电压信号,由于这个电压信号较小,无法被单片机内部的A\/D转换器直接使用,本实用新型在这里设计有测量放大器T5,电压信号经信号放大单元处理后,再由单片机内部的A\/D转换器将电压模拟信号转换为数字信号。当获得模拟电压的数字信号后,再经过单片机内部程序及算法处理,可实时精确计算出光伏组件1的输出电流。单片机的R\/T接口与电力线载波通信单元的R\/T接口相连,当电流采样电路采集到电流信息后,由单片机的R\/T接口将该太阳能发电单元的电流信息通过电力线载波通信单元4上传到电流采样电路网络中,其他太阳能发电单元以及中央处理器6根据单个电流采样电路发送来的信息,根据处理器内部程序及其控制算法进行处理,并给出调整双向DC-DC变换器7工作模式或占空比的开关量。所述的电流采样电路网络包括横向电流采样电路串联支路,以及纵向各支路并联组成的拓扑结构电路网络。所述的横向电流采样电路串联支路,包括:电源输出链路和数据通讯链路两个部分;在电源输出链路部分,每个太阳能发电单元输出电路相互串联,即第一路太阳能发电单元电源正极与第二路太阳能发电单元负极相连接,第二路太阳能发电单元负极与第三路太阳能发电单元电源正极连接以此类推,最后一级太阳能发电单元正极或负极与第一路太阳能发电单元负极或正极组成第一支路的电源输出端口;在数据通讯部分,每个太阳能发电单元的优化处理电路3通过各自的支线PLC电力线通信模块4通过电力线支线通信链路5与电力线干线通信链路8电连接,中央处理器6通过干线PLC电力线通信模块9与电力线干线通信链路8电连接,中央处理器6获取每个太阳能发电单元中光伏组件1的电压。所述的纵向各支路并联拓扑结构电路网络,包括:电源输出链路和数据通讯链路两个部分。电源输出链路部分,纵向拓扑结构输电网络在各支路电源输出链路组成的基础之上,由各支路输电链路的电源输出端口相互并联组成,其最终输出端口Iinn\/GND与直流电源变换器DC-DC的输入端口直接相连。在数据通讯部分,纵向拓扑结构数据通讯网络在各支路通讯网路组成的基础上由干线通讯链路8与各支路通讯链路5相互并联组成。所述的中央处理器即高性能单片机最小系统。所述的高性能单片机最小系统其串口R\/T与电力线通信(PLC)模块的R\/T端口直接相连,二者采用串口通讯模式。单片机的另一I\/O接口与双向DC-DC变换器相连。单片机通过通讯网络获取拓扑电源网络中各电流采样电路的数值,然后通过一定的控制算法,一方面控制各模块工作在降压模式、升压模式、直通模式或二极管旁路模式。另一方面单片机包括高精度PWM输出,可根据数据以及控制算法结果更改PWM占空比来调整DC\/DC转换器。一种太阳能优化器中网络化电流采样电路用于太阳能发电优化系统中,电流采样电路通过对光伏组件电流信号的采集,并将采集到的电流信号经过转换传递给优化电路,优化电路电流采样电路传输过来的信号进行处理和计算,然后根据这些计算出的结果不断调整双向DC-DC变换器的工作模式或占空比,使太阳能发电优化单元输出的电流得到控制,其方法是:(1)光伏组件1由于遮阴或电气参数不一致,导致光伏组件输出功率变小,当光伏组件的输出电流小于光伏组件所在支路串的输出电流时,太阳能发电优化单元将光伏组件工作在降压扩流模式;(2)如果支路串中其它光伏组件由于遮阴而使得系统的输出功率较小的状态,此时该支路串中未被遮阴的光伏组件输出电流将大于光伏组件串的输出电流,太阳能优化器将光伏组件工作在升压模式;(3)如果光伏组件均工作在最大功率点上,且光伏组件输出电流近似等于光伏组件支路串的输出电流时,太阳能优化器将光伏组件工作在直通状态;(4)太阳能发电优化单元内部并联有旁路二极管,当光伏组件异常时,太阳能优化器将光伏组件支路串通过旁路二极管直接旁路电流,使整个光伏发电系统正常工作。每个太阳能发电单元包括优化处理电路、光伏组件、支线PLC电力线通信模块和电流检测电路、电压检测电路,优化处理电路通过获取光伏组件电流和电压,传输给中央处理器6,由中央处理器6协调,以最大的效率将光伏组件发的电通过DC\/AC逆变器7并网到交流电力网中。交流并网系统属已知技术,在这不作过多说明。本实施例没有详细叙述的部件和电路属本行业的公知部件或常用手段,这里不一一叙述。...
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