光伏发电系统最大功率点快速跟踪器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供的是一种光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其由光伏电池阵列、BOOST驱动电路、控制系统和负载RL组成，所述光伏电池阵列的输出一端经过一个断路器SB1及控制系统中的第一电流分流器（1）与BOOST驱动电路的输入端相连，光伏电池阵列的输出另一端直接与BOOST驱动电路相连；BOOST驱动电路的输出一端经另一个断路器SB2及控制系统中的第二电流分流器（2）与负载RL相连，BOOST驱动电路的输出另一端直接与负载RL相连。本实用新型可以解决光伏发电系统最大功率点的跟踪的科学技术难题，可应用于光伏发电领域。
【专利说明】光伏发电系统最大功率点快速跟踪器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能发电领域，特别是涉及一种光伏发电系统最大功率点快速跟踪器。
【背景技术】
[0002]随着化石能源的消耗，全球都在面临能源危机。能源是经济与社会发展的基本动力，但由于常规能源的有限性和分布不均匀性，造成世界上大部分国家的能源供应不足，不能满足经济可持续发展的需要。光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充，更具备成为未来主要能源来源的潜力。但光伏列阵的成本高、转换效率低，价格昂贵，初期投入较大，并且其输出功率易受日照强度、环境温度等因素的影响。
[0003]为了提高光伏发电系统的效率，充分利用光伏阵列所产生的能量是光伏发电系统的基本要求，在现在的光伏发电系统中，通常要求光伏阵列的输出功率始终保持最大，即系统要能实时地跟踪光伏阵列的最大功率点。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:针对太阳能发电的有效性，提供一种光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，该跟踪器主要针对在光照强度、环境温度等参数改变的情况下，能够进行动态快速追踪，从而解决高效的追踪最大功率点的科学技术难题。
[0005]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:由光伏电池阵列、BOOST驱动电路、控制系统和负载RL组成，所述光伏电池阵列的输出一端经过一个断路器SBl及控制系统中的第一电流分流器与BOOST驱动电路的输入端相连,光伏电池阵列的输出另一端直接与BOOST驱动电路相连；B00ST驱动电路的输出一端经另一个断路器SB2及控制系统中的第二电流分流器与负载RL相连，BOOST驱动电路的输出另一端直接与负载RL相连。
[0006]所述控制系统可以由第一电流分流器、第二电流分流器、控制器和通过485总线分别与控制器相连接的第一直流电压电流检测模块、PWM驱动模块、触摸屏、第二直流电压电流检测模块组成。
[0007]所述的第一直流电压电流检测模块的电流输入端可以与第一电流分流器相连，第一直流电压电流检测模块的电压输入端可以直接与光伏电池阵列输出端相连，第一直流电压电流检测模块的数字输出信号可以经485总线送入控制器，检测光伏电池阵列的输出电压电流信号。
[0008]所述的第二直流电压电流检测模块的电流输入端可以与第二电流分流器相连，第二直流电压电流检测模块的电压输入端可以与直接与负载RL相连，第二直流电压电流检测模块的数字输出信号可以经485总线送入控制器，检测负载的电压电流。
[0009]所述的控制器可以采用工业可编程控制器。
[0010]所述的PWM驱动模块的一端可以经485总线与控制器相连，该PWM驱动模块的另一端可以与BOOST驱动电路中的IGBT门极相连。
[0011]本实用新型应用在光伏发电系统中，当日照强度、环境温度等系统参数发生变化时，能够快速寻找新的工作点，并进行输入输出功率的实时分析和提取，实现光伏发电系统最大功率点的跟踪和监测。综合了最大功率点快速跟踪和工业控制机PLC的优点，与现有的最大功率点跟踪装置相比较，具有以下优点:
[0012]1.采用PLC作为控制器，信号采集使用能量电能传感器，全为数字信号，并采用485总线，其可靠性高；
[0013]2.采用触摸屏显示，其可视好，并有数据存储功率；
[0014]3.通过控制器实时计算采样时刻的光伏阵列的输出“电压、电流和功率”等参数，自动调节IGBT的占空比，从而改变加载在光伏阵列两端的负载阻值，使其等效输入阻抗匹配光伏阵列的输出阻抗，快速寻找新的工作点，并进行输入输出功率的实时分析和提取，快速准确的跟踪最大功率点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型光伏发电系统最大功率点快速跟踪器的结构图。
[0016]图中:1.第一电流分流器；2.第二电流分流器；3.第一直流电压电流检测模块；
4.控制器；5.PWM驱动模块；6.触摸屏；7.第二直流电压电流检测模块。
【具体实施方式】
[0017]下面，结合实施例以及附图对本实用新型作进一步说明，但不限于本实用新型。
[0018]本实用新型是一种光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其结构如图1所示，其由光伏电池阵列、BOOST驱动电路、控制系统和负载RL组成。光伏电池阵列输出的一端经过断路器SBl与BOOST驱动电路的输入端相连，光伏电池阵列输出的另一端直接与BOOST驱动电路相连；B00ST驱动电路的输出一端经断路器SB2与负载RL相连，BOOST驱动电路的输出另一端直接与负载RL相连；控制系统中的控制器4，其通过485总线分别与第一直流电压电流检测模块3、PWM驱动模块5、触摸屏6和第二直流电压电流检测模块7相连接。
[0019]所述光伏电池阵列的结构如虚线方框I所示，可选用标准的光伏电池阵列板，其可以从市场上购买到。
[0020]所述BOOST驱动电路的结构如虚线方框II所示，可选用标准的BOOST电路，其可以从市场上购买到。
[0021]所述控制系统，由第一电流分流器1、第二电流分流器2，以及虚线方框III所示的第一直流电压电流检测模块3、控制器4、PWM驱动模块5、触摸屏6和第二直流电压电流检测模块7组成，起实时监测和控制作用。
[0022]所述的第一直流电压电流检测模块3的电流输入端与第一电流分流器I相连，第一直流电压电流检测模块3的电压输入端直接与光伏电池阵列的输出端相连,第一直流电压电流检测模块3的数字输出信号经485总线送入控制器4，检测光伏电池阵列的输出电压电流信号。
[0023]所述的控制器4是控制系统的核心部分，可以选用工业可编程控制器，如西门子S7-200。
[0024]所述的第二直流电压电流检测模块7的电流输入端与第二电流分流器2相连，第二直流电压电流检测模块7的电压输入端与直接与负载RL相连，第二直流电压电流检测模块7的数字输出信号经485总线送入控制器4，检测负载的电压电流。
[0025]所述的第一直流电压电流检测模块3和第二直流电压电流检测模块7实现模数转换功能，即将检测到的电压电流信号转换成数字的电压和电流。此两直流电压电流检测模块可选用绵阳市微博电子有限公司生产的直流参数采集模块WB1906**5。
[0026]所述的PWM驱动模块5的一端经485总线与控制器4相连，另一端与BOOST驱动电路中的IGBT门极相连；可选用标准的PWM驱动板。
[0027]所述的触摸屏6经485总线与控制器4相连，起参数设置、实时显示参数等作用。可选用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司生产的MCGS触摸屏。
[0028]所述的断路器SBl和SB2均起电路的接通/分断作用，同时还具有过载和短路保护；可根据选用光伏电池阵列输出电流的大小配置标准的电路器，如DZ型号断路器。
[0029]本实用新型的工作过程如下:
[0030]1.手动合闸 SB1、SB2 ;
[0031]2.给第一直流电压电流检测模块3、控制器4、PWM驱动模块5、触摸屏6、第二直流电压电流检测模块7接入工作电源，控制器4开始工作。
[0032]3.第一电流分流器I提取光伏电池阵列的输出电流信号和光伏电池阵列的输出电压信号经第一直流电压电流检测模块3，转换得到数字信号a，通过RS485总线送入控制器4，经处理后存储，并经485总线送入触摸屏6显示。
[0033]4.第二电流分流器2提取的负载RL的电流信号和负载RL的端电压信号经第二直流电压电流检测模块7，转换得到的数字信号b，通过RS485总线送入控制器4，经处理后存储，并经485总线送入触摸屏6显示。
[0034]5.控制器4实时分析采集到的数字信号a，计算所需要的控制信号。
[0035]6.控制信号经PWM驱动模块5转换得到所需的PWM波；
[0036]7.PWM送入BOOST驱动电路，调节IGBT的占空比，进而改变BOOST电路的等效阻抗，以匹配光伏阵列的输出特性，使光伏阵列输出最大功率。
[0037]经过上述步骤实现光伏发电系统最大功率点的跟踪和监测。
[0038]本实用新型提供的光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其针对光伏阵列在光照突变，以及在部分遮挡(如云层、建筑物、植物等)等复杂条件下，快速准确的跟踪最大功率点，通过控制器实时计算采样时刻的光伏阵列的输出“电压、电流、功率”等参数，自动调节IGBT的占空比，从而改变加载在光伏阵列两端的负载阻值，使其等效输入阻抗匹配光伏阵列的输出阻抗，快速寻找新的工作点，并进行输入输出功率的实时分析和提取，快速准确的跟踪最大功率点。
【权利要求】
1.一种光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其特征在于由光伏电池阵列、BOOST驱动电路、控制系统和负载RL组成，所述光伏电池阵列的输出一端经过一个断路器SBl及控制系统中的第一电流分流器(I)与BOOST驱动电路的输入端相连,光伏电池阵列的输出另一端直接与BOOST驱动电路相连；B00ST驱动电路的输出一端经另一个断路器SB2及控制系统中的第二电流分流器(2)与负载RL相连，BOOST驱动电路的输出另一端直接与负载RL相连。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其特征在于:所述控制系统由第一电流分流器(I)、第二电流分流器(2)、控制器(4)和通过485总线分别与控制器(4)相连接的第一直流电压电流检测模块(3)、PWM驱动模块(5)、触摸屏(6)、第二直流电压电流检测模块(7)组成。
3.根据权利要求2所述的光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其特征在于:第一直流电压电流检测模块(3)的电流输入端与第一电流分流器(I)相连，第一直流电压电流检测模块(3 )的电压输入端直接与光伏电池阵列输出端相连，第一直流电压电流检测模块(3)的数字输出信号经485总线送入控制器(4)，检测光伏电池阵列的输出电压电流信号。
4.根据权利要求2所述的光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其特征在于:所述的第二直流电压电流检测模块(7)的电流输入端与第二电流分流器(2)相连，第二直流电压电流检测模块(7)的电压输入端与直接与负载RL相连，第二直流电压电流检测模块(7)的数字输出信号经485总线送入控制器(4)，检测负载的电压电流。
5.根据权利要求2所述的光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其特征在于:所述的控制器(4)采用工业可编程控制器。
6.根据权利要求2所述的光伏发电系统最大功率点快速跟踪器，其特征在于:所述的PWM驱动模块(5)的一端经485总线与控制器(4)相连，另一端与BOOST驱动电路中的IGBT门极相连。
【文档编号】G05F1/67GK203858537SQ201420188445
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】陈静, 邓奕, 王聪, 李娟 , 王一飞, 袁佑新 申请人:武汉理工大学