一种提高光伏电站发电效率的方法和装置的制造方法_2

文档序号:8499778阅读:来源:国知局
示,所述光伏电板106包括电流检测模块102,电压检测模块101,逻辑电路模块103,旁路控制模块104,旁路模块105 ;所述电流检测模块102与逻辑电路模块103连接,所述电压检测模块101与逻辑电路模块103连接,所述逻辑电路模块103与旁路控制模块104连接,旁路控制模块104与旁路模块105连接;所述电压检测模块101用于检测光伏电板的电压;所述逻辑电路模块103用于判断电压检测模块检测到光伏电板的电压是否低于预设电压,若是则输出第一信号至旁路控制模块;所述旁路控制模块104用于接收第一信号,并启动旁路模块;所述旁路模块105用于将光伏电板旁路;所述电流检测模块102用于检测光伏电板的电流;所述逻辑电路模块103还用于判断电流检测模块检测到光伏电板的电流是否高于预设电流后,若是则输出第二信号至旁路控制模块;所述旁路控制模块104用于接收第二信号,并关闭旁路模块,将光伏电板恢复至被旁路前的状态。
[0051]在使用提高光伏电站发电效率的装置时,首先电压检测模块检测光伏电板的电压。光伏电板在工作状态时,其表面接收太阳光线照射,并将太阳能转化为电能进行输出。在太阳光线的辐射强度、光线强度一定的情况下,某一块光伏电板所能产生的电能就与该光伏电板被太阳光照射的面积密切相关。也就是说,当光伏电板被太阳光照射的面积越大,其所产生的电能就越大,光伏电板两端的电压也就是越大。当光伏电板被太阳光照射的面积减小(也即光伏电板被遮挡)时,其两端的电压相应减少,其所能提供的电能也相应变少。当光伏电板被遮挡的面积很大时,由于其自身存在着电阻,且又与其他光伏电板相串联,不仅会消耗与之串联的光伏电板所产生的电能,同时由于热效应会产生大量的热,减缓光伏电板电板的使用寿命。
[0052]在检测到光伏电板两端的电压后,所述逻辑电路模块判断电压检测模块检测到光伏电板的电压是否低于预设电压,若是则输出第一信号至旁路控制模块。预设电压可以是自定义的一数值,也可以是根据光伏电板被遮挡的面积所确定的数值。当光伏电板两端的电压低于预设电压,说明该光伏电板所产生的电能较低,如果继续将该光伏电板与其他光伏电板串联工作,则会影响光伏电站整体的发电效率,因而逻辑电路模块会输出第一信号至旁路控制模块。所述第一信号可以电信号,也可以是数字信号。旁路控制模块接收第一信号,并启动旁路模块,旁路模块将光伏电板旁路。旁路是指因光伏电板的发电功率降低而将该被遮挡的光伏电板旁路。在本实施方式中,旁路控制模块为IGBT驱动,旁路模块为IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管),IGBT 是由 BJT (双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,因而被广泛应用于电力工程、可再生能源和智能电网等领域。当光伏电板被旁路后,电流将不再从该光伏电板经过,而是通过IGBT直接传输至下一光伏电板(类似于物理学中,导线连接于一电阻两端,使得电阻处于短路状态,电流经过时将直接从导线构成回路传输,而不再经过该电阻)。如果逻辑电路模块判定电压检测模块检测到光伏电板的电压不低于预设电压,说明此时光伏电板并未被遮挡或者被遮挡面积在误差范围以内,光伏电板将继续处于正常工作状态,将太阳能转换为电能。通过设置预设电压,并用逻辑电路模块进行判断,可以准确地把握光伏电板被旁路的时机,使得光伏电板在被大幅度遮挡时被旁路,从而保证被旁路的这部分光伏电板不消耗其他正常状态下的光伏电板所提供的电能,降低了功耗,且提升光伏电站的效率。
[0053]当被遮挡的光伏电板,恢复阳光照射后,此时由于光伏电板被旁路,通过光伏电板的电流会急速增大,如果不将光伏电板重新恢复至工作状态,与其他光伏电板相串联,则光伏电板会因为热量过高而烧毁,对于串联的光伏分布式网络而言,后果不堪设想。而由于此时,被遮挡的光伏电板处于旁路状态,无法检测其两端电压(相当于被短路,导线电阻忽略不计情况下,导线两端电压恒为O),但可以通过检测光伏电板的电流进行判断光伏电板是否已经恢复光照,不再被遮挡。首先电流检测模块检测光伏电板的电流。此时电流检测模块检测到的为光伏电板的短路电流,当被遮挡的光伏电板恢复光照,其所能产生的电能会快速增加,且由于此时光伏电板仍处于旁路状态(电阻相对于正常工作状态要小很多),因而光伏电板两端的电流也会急速增加。
[0054]在检测到光伏电板两端的电流后,逻辑电路模块判断电流检测模块检测到光伏电板的电流是否高于预设电流,若是则输出第二信号至旁路控制模块。预设电流可以是自定义的一数值,也可以是根据光伏电板被遮挡的面积所确定的数值。当光伏电板两端的电流高于预设电压,说明该光伏电板所产生的电能较高,如果继续让该光伏电板处于旁路状态,一方便该光伏电板容易因为热斑效应而烧毁,另一方面也会影响光伏电站整体的发电效率。所述第二信号可以电信号,也可以是数字信号。旁路控制接收第二信号,关闭旁路模块,并将光伏电板恢复至被旁路之前的状态。所述被旁路之前的状态为光伏电板接收太阳光大面积照射,正常工作状态,也即与其他光伏电板相互串联,可以将太阳能转换为电能的状态。如果逻辑电路模块判定电流检测模块检测到光伏电板的电流不高于预设电流,则说明此时光伏电板依然处于被遮挡的面积依然较大,光伏电板将继续处于被旁路状态。通过设置预设电流,并用逻辑电路模块进行判断,可以在被遮挡的这部分光伏电板在恢复光照后,又重新恢复旁路前的状态,重新接入光伏电板组中,一方面可以保证这部分光伏电板的安全性,另一方面可以重新提供电力,提供光伏电站的发电效率。因而在电路控制领域具有广阔的市场前景。
[0055]在本实施方式中,所述预设电压根据光伏电板被遮挡的面积确定。“所述预设电压根据光伏电板被遮挡的面积确定”具体包括:预设电压为光电电板被遮挡面积占总面积比例为10?20%时光电电板的电压。在光照条件一定的情况下,光伏电板的接收阳光照射的面积与其所能产生的电能为正相关关系。例如某一光伏面板在全部面积都接收阳光照射的情况下(完全不被遮挡),工作时所产生的电压为10V,工作电流为0.5A。当被遮挡面积占总面积比例为10%时,由于该10%面积无法被阳光照射,也就无法产生电能,因而光伏电板两端的电压会随之下降,假设电压与遮挡面积的关系为线性关系,则电压也相应减少10 %,此时光伏电板两端的电压为9V,此时可以将预设电压设为9V,若检测到光伏电板两端的电压小于9V,则说明光伏电板被遮挡的面积占总面积的比例超过了 10%,需要将该光伏电板旁路。同理,当被遮挡面积占总面积比例为20%时,由于该20%面积无法被阳光照射,也就无法产生电能,因而光伏电板两端的电压会随之下降,假设电压与遮挡面积的关系为线性关系,则电压也相应减少20 %,此时光伏电板两端的电压为8V,此时可以将预设电压设为9V,若检测到光伏电板两端的电压小于8V,则说明光伏电板被遮挡的面积占总面积的比例超过了 20%,需要将该光伏电板旁路。预设电压根据光伏电板被遮挡的面积确定,不仅易于逻辑电路模块进行分析判断,同时也有利于实际生产应用的需要。
[0056]在本实施方式中,所述预设电流根据光伏电板被遮挡的面积确定。“所述预设电流根据光伏电板被遮挡的面积确定”具体包括:预设电流为光伏电板被遮挡面积占总面积比例为10?20%时光伏电板的电流。下面以预设电流为光伏电板被遮挡面积占总面积比例为10%光伏电板的电流,对上述情况进行说明。例如某一光伏面板在全部面积都接收阳光照射的情况下(完全不被遮挡),工作时所产生的电压为10V,工作电流为0.5A,额定电流(在工作状态下所允许通过的最大电流)为5A,预设电压设置为5V。当光伏面板被遮挡的面积逐渐增加,其两端所检测到的电压的大小也在不断下降,当电压检测电路检测到电压低于5V后,就会对该面板进行旁路。例如遮挡面积为10%时光伏电板被旁路,旁路状态下的光伏面板,由于其电阻较小,因而检测到的电流会随之增大,例如增大为2A,但此时由于光伏电板处于被遮挡状态,其所产生的电压并未达到额定电压,因而检测到的电流也依然低于额定电流。当旁路状态下的光伏电板恢复光照,光伏电板所产生的电能也在增加,此时光伏电板由于依然处于旁路状态(电阻很小),其两端的电流会急速增加,逼近额定电流的值,如为4.6A。例如在本实施方式中,电流与遮挡面积呈线性相关,那么遮挡面积为10%时,短路电流为额定电流的90%,为4.5A,所述额定电流为光伏电板完全不被遮挡状态下所产生的电流。也就是说,此时电流检测电流所检测到的电流要大于预设电流,因而需要将该光伏电板恢复至其被旁路前的状态,也即将其恢复至正常的工作状态。
[0057]逻辑电路模块在判定电压检测模块检测到光伏电板的电压低于预设电压后,会输出第一信号至旁路控制模块;或者,在判定电流检测模块检测到光伏电板的电流高于预设电流后,输出第二信号至旁路控制模块。所输出的第一
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