[實用新型]一種多級吸收太陽能光伏電池電能控制器

有效

• 申請號: 201120367113.7
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN202276300U
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王新輝;柯鵬輝;張睿婷
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于太陽能利用技術領域，涉及一種多級吸收太陽能光伏電池電能的控制的方法及其控制器。

技術背景

我國太陽能資源非常豐富，開發利用的潛力非常大。全國三分之二以上地區的年日照大于2000小時，年均輻射量約為5900兆焦耳/平方米，屬于太陽能利用條件較好的地區。根據《可再生能源中長期發展規劃》，到2020年，我國力爭使太陽能發電裝機容量達到1.8GW(百萬千瓦)，到2050年將達到600GW(百萬千瓦)。按照中國電力科學院的預測，到2050年，中國可再生能源的電力裝機將占全國電力裝機的25％，其中光伏發電裝機將占到5％。而目前，我國太陽能發電裝機容量僅為6.5萬千瓦。未來15年，我國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25％以上，太陽能發電投資總額為950億元。太陽能發電產業發展空間巨大，我國利用太陽能發電尚處于起步階段。

目前，利用太陽能光伏發電存在的技術難點主要是：1)太陽能光伏電池效率較低；2)電能的存儲；3)太陽能不穩定使電路工作不穩定以及如何最大效率地利用好太陽能光伏發出的電功率。因而造成應用成本很高(發出的電價很高的)，而且供電不可靠，應用受限。前兩個難點主要靠材料的發展與電池技術的發展來解決，本發明不涉及這些技術，第三個難點則主要靠電路控制技術來解決，它解決的是在現有條件下，如何最大效率地利用好太陽能光伏發電。人們為了利用太陽能光伏發電，通常是利用太陽能光伏電池對一定容量與電壓的蓄電池充電，再將蓄電池的直流電能逆變為交流或上網或供負載直接使用。由于太陽能光伏電池電功率會隨光照變化，為能在全天候光照下都能高效利用太陽能光伏電池的電能，需解決兩個問題，一是當光照強度較大時，進行MPPT(Maximum?Power?Point?Tracking最大功率點跟蹤)；二是當光照低于某一強度，前述利用方式不能完成時，太陽能光伏電池電能的利用。這兩個問題都要依賴控制技術來解決。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠在太陽能光伏發電功率較低也能實現利用，在發電功率較高時能有效進行MPPT的一種控制方法與控制器，且易于實施、成本低、完成任務效率高。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種多級吸收太陽能光伏電池電能的控制器，其特征在于，一個太陽能光伏電池、一個單片機、3級蓄電池、2個DC-DC升壓充電電路、電壓電流檢測電路、繼電器切換電路、PWM光電耦合及脈沖輸出電路組成；單片機的4個IO端口作為AD轉換輸入端口，該4個IO端口分別檢測太陽能光伏電池電壓Uo、太陽能光伏電池的輸出電流Io、蓄電池BT2、BT3上電壓；

單片機的2個IO端口控制2路PWM信號(PWM1，PWM2)，它們分別通過光電耦合及脈沖輸出電路控制兩個DC-DC升壓充電電路的開關管，用以對蓄電池BT2與BT3進行升壓充電，并進行MPPT；

單片機的2個IO端口連接到2個光電耦合器控制兩個繼電器J1、J2切換升壓電路，以實現在不同光照強度下，電功率能夠從太陽能光伏電池到蓄電池的傳送，有效吸收太陽能光伏電池的電功率，或者由前級蓄電池到后級蓄電池的傳送。

所述單片機為ATMega?AVR系列單片機。

一種多級吸收太陽能光伏電池電能的控制方法，采用上述的多級吸收太陽能光伏電池電能控制器，其工作狀態有：

狀態1：當電路啟動時，太陽能光伏電池應對蓄電池BT1進行持續充電，當其電壓達到2.7伏以上，單片機開始工作，由單片機對太陽能光伏電池電壓U_O、電流I_O、蓄電池BT2、BT3的電壓進行檢測；

狀態2：當蓄電池BT3虧電時，單片機啟動PWM2輸出，啟動DC-DC升壓充電電路，嘗試通過太陽能光伏電池對蓄電池BT3進行充電，同時監測太陽能光伏電池的輸出電功率變化，如果電功率增加，則進行MPPT控制，以找到最大功率輸出點進行持續充電；如果電功率沒有增加，則認為太陽能光伏電池輸出功率不夠，不適合直接對蓄電池BT3充電，轉入狀態3；

狀態3：當蓄電池BT3虧電，查看蓄電池BT2是否虧電，如果蓄電池BT2不虧電，則單片機啟動繼電器J2，并以最大脈寬啟動PWM2通過蓄電池BT2向蓄電池BT3充電，實現電功率從蓄電池BT2向蓄電池BT3傳送；當蓄電池BT2虧電時，則進入狀態4；