[發(fā)明專利]太陽能電池光伏變陣調整輸出控制方法

無效

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• 申請日: 2011-05-04
• 公開（公告）號: CN102624284A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 王福忠;辛健;劉子平;郭一珂;常林杰
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 李宇彤

技術領域????

???本發(fā)明涉及太陽能技術領域，確切地說是一種太陽能電池光伏變陣調整輸出控制方法。

背景技術????

能源是人類賴于生存和發(fā)展的基礎。隨著社會經濟的快速發(fā)展，人類對能源的需求越來越大，尤其在日本爆發(fā)核危機以后，清潔能源更被人類所青睞，利用太陽能發(fā)電已成為當今世界各國密切關注的問題，光伏電池的開發(fā)利用使太陽能的發(fā)展進入了一個新的階段。然而在實際的生產和生活中，由于受轉換率低等技術上原因所產生的高成本問題的困擾，阻礙了光伏電池的發(fā)展。

對于一般常用的晶體硅光伏電池組件,輸出功率一般與光照強度成線性關系,光照強度越大組件輸出功率也越大,反之亦然。溫度對光伏電池輸出電壓也有著較大影響，當太陽光照強度、溫度發(fā)生較大的變化時，光伏組件的伏安特性曲線將發(fā)生較大的變化，這種變化對光伏系統(tǒng)的控制會產生不利的影響，這樣將會有以下幾個問題出現(xiàn)：

1.由于伏安特性曲線發(fā)生較大的變化，光伏組件的最大輸出功率點將發(fā)生較大的變化，那么給最大功率點跟蹤帶來了較大的難度，很難實現(xiàn)穩(wěn)定及精確的跟蹤。

2.當太陽光照強度降低到一定程度的時候，光伏陣列輸出功率就會很低，甚至光伏系統(tǒng)將會停止工作。

3.若光照強度變化較快，也會使整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到一定的影響。

發(fā)明內容??

本專利的是將原有的固定式太陽能電池陣列，改變成由單位太陽能電池構成的可變式陣列動態(tài)可變式陣列，這種可變式陣列稱為太陽能大系統(tǒng)陣列。大系統(tǒng)陣列由若干個太陽能陣列子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)是由若干個單位太陽能電池連接而成。在太陽能大系統(tǒng)陣列和控制器之間，設計一個變陣控制器。當光照強度較好時，各子系統(tǒng)獨立工作。當光照強度降低到一定程度或溫度發(fā)生較大變化時，變陣控制器將根據目前負載的容量和系統(tǒng)所需求的開路電壓和閉路電流的要求，利用變陣算法給出重組方案，其再根據此重組信號對各子系統(tǒng)進行系統(tǒng)重組，改變了大系統(tǒng)的結構。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：當光伏陣列輸出（功率、電流、電壓）發(fā)生改變時，本發(fā)明中所設計的“變陣控制器”將根據當前光伏電池的能量輸出和目前負載需求，利用變陣算法給出光伏陣列各個子系統(tǒng)之間的重組關系矩陣，同時利用變陣控制器完成各個子系統(tǒng)的重組，重組的大系統(tǒng)輸出電流和電壓保持在一定范圍內，這樣既延長了發(fā)電系統(tǒng)的工作時間，又保證了最大功率點跟蹤的精度與穩(wěn)定性。

附圖說明???

?????圖1是本發(fā)明為動態(tài)可變式光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)結構示意圖。

?????圖2是變陣算法流程圖。

其中，1為單位太陽能電池，2為太陽能陣列子系統(tǒng)，3為太陽能大系統(tǒng)陣列，4為變陣控制器，5為控制器，6為蓄電池（或負載）。

具體實施方式??

本發(fā)明是由太陽能大系統(tǒng)陣列3、變陣控制器4、控制器5、蓄電池（或負載）6依次連接而成，其特征在于：將原有的固定式太陽能電池陣列，改變成由單位太陽能電池1構成的可變式陣列重組連接模塊，這種可變式陣列稱為太陽能大系統(tǒng)陣列，它是由若干個太陽能陣列子系統(tǒng)2組成，每個子系統(tǒng)是由若干個單位太陽能電池1連接而成。大系統(tǒng)陣列由多個可以獨立發(fā)電的可變式子系統(tǒng)陣列組成，每個子系統(tǒng)都是由相同的太陽能電池單元連接構成的。在正常的光照強度和溫度下太陽能電池陣列的各個子系統(tǒng)獨立工作，光照強度較弱時或溫度發(fā)生較大變化時，變陣控制器對各個子系統(tǒng)按循序進行重組，使重組后的大系統(tǒng)中部分子系統(tǒng)繼續(xù)工作。具體地說，當光照強度、溫度變化時，各子系統(tǒng)輸出電壓、電流將發(fā)生變化。此時，根據各子系統(tǒng)當前電壓、電流的輸出情況及負載所需功率，變陣控制器利用變陣算法給出太陽能電池陣列的各個子系統(tǒng)的重組連接矩陣（即重組方案），根同時變陣控制器根據此重組鏈接矩陣來完成各個子系統(tǒng)的重組，重組后的大系統(tǒng)輸出功率就會滿足負載所需功率。太陽能大系統(tǒng)陣列3由多個可以獨立發(fā)電的可變式子系統(tǒng)陣列組成，每個子系統(tǒng)是由若干個單位太陽能電池連接而成。

1.??見附圖1動態(tài)可變式光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)結構示意圖。

2.??見附圖2變陣算法流程圖。

3.??以下為光伏子系統(tǒng)連接方式的數(shù)學符號表達及變陣算法：

數(shù)學符號：