[發明專利]一種基于恒流集成電路的聚光光伏系統及其監測控制方法

有效

• 申請號: 201711377367.5
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107992155B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 呂輝;李艷;夏文飛;陳本源;宋多福;郭靜;黃斯豪;廖軍
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 42237 武漢華強專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王冬冬<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種基于鏡像恒流集成電路的聚光光伏系統及其控制方法，本發明在傳統菲涅爾聚光太陽能電池陣列模組的基礎上，將每個單元聚光組件的輸出電路外并聯一個鏡像恒流集成電路，通過霍爾電壓傳感器采集該單元聚光組件兩端的電壓信號并傳入外部CPU的判斷電路，以控制該鏡像恒流集成電路的通斷(及輸入電壓的大小)；來對聚光光伏組件中各單元聚光組件的電流/電壓的失配現象進行精確補償，從而使整個聚光光伏電池陣列模組工作在最佳功率點附件，以提高整個聚光光伏電池陣列模組的輸出功率。

技術領域

本發明涉及一種基于恒流集成電路的聚光光伏系統，屬于光伏發電領域，具體涉及到一種基于恒流集成電路來提高聚光太陽能電池陣列輸出功率的光伏系統。

背景技術

隨著世界能源危機越來越嚴重，尋找清潔、可持續發展能源已迫在眉睫，太陽能光伏技術以其獨特的優勢走進了人類的視野。聚光光伏系統具有清潔、低成本、安全等優點，成為太陽能光伏技術的重要發展方向。目前，傳統的聚光光伏系統主要分為折射式的菲涅爾透鏡聚光系統和曲面反射型聚光系統。前者利用菲涅爾透鏡的會聚作用形成點聚光；后者利用雙曲面鏡反射形成面聚光。菲涅爾透鏡聚光系統主要采用多菲涅爾單元串并聯組合排列來滿足實際工作的需要。

在傳統菲涅爾透鏡聚光光伏系統中，太陽光經過菲涅爾透鏡折射會聚進入二次勻光單元，并經過二次勻光單元后較為均勻的照射在聚光太陽能電池表面，從而進行發電。而實際生產中，材料和制作工藝的差異均會導致系統中的菲涅爾透鏡和聚光杯等聚光元件以及二次勻光單元等勻光元件的不同，造成即使照射到每個聚光太陽能電池表面的光強分布相同，其電池所產生的電能也會有所不同。且聚光太陽能電池自身的差異性也會導致每個聚光太陽電池即使面積和形狀相同，其發電效率也會有所不同，影響其最終的工作電流與工作電壓；此外，在跟蹤太陽光時，由于實際每個聚光太陽能電池系統工作時呈階梯形放置，相鄰系統之間的間距及跟蹤精度與跟蹤角度設置的不恰當也會導致不同系統之間存在陰影遮擋的問題，間接影響聚光太陽能電池的工作電流和工作電壓；另外，實際環境的不同也會影響聚光太陽能電池的工作狀態，如電池陣列系統表面由于風沙、樹葉長期的積累不僅會削弱系統的聚光效果，更會在聚光太陽能電池陣列系統上形成暗斑，導致串聯電池中局部產生的輸出電流限制了整個電池陣列的輸出電流。

由于存在以上原因，聚光光伏電池陣列系統中每個聚光太陽能電池的工作電流和工作電壓不可能完全相同，經串/并聯之后，會使得陣列系統的輸出電流受限于其中工作電流最低的聚光太陽能電池，陣列系統的輸出電壓受限于其中工作電壓最低的聚光太陽能電池，導致陣列系統中的大部分電池因彼此直接的電氣連接而無法工作于最佳工作狀態即最大功率點附近，整體功率損耗增加，最終影響聚光太陽能電池的光電轉換效率及輸出功率。嚴重時，甚至可能造成電池損傷，導致聚光太陽能電池的性能下降。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種基于恒流集成電路的聚光光伏系統及其監測控制方法，來提高聚光光伏電池陣列模組輸出功率的實現方案；

本發明的技術方案是：一種基于恒流集成電路的聚光光伏系統，包括并聯的x個聚光光伏電池陣列模組，所述的x≥1；所述的每個聚光光伏電池陣列模組包括R個串聯的單元聚光組件，所述的R≥1；所述的每個單元聚光組件通過開關與一個恒流集成電路相并聯；所述的每個單元聚光組件各并聯一個監測電路；所述的R個監測電路分別與CPU控制電路連接；所述的CPU控制電路與外部供能電路連接；所述的外部供能電路連接分別為R個恒流集成電路供電；所述的CPU控制電路分別與R個開關連接，控制各恒流集成電路對單元聚光組件的供電。

進一步的，所述的聚光光伏電池陣列模組從上至下依次設置低鐵高強度透光玻璃、R個串聯的單元聚光組件、端面壁、側面壁和底板。

進一步的，所述的單元聚光組件包括從上至下依次設置菲涅爾透鏡、聚光杯、單片集成GaInP/GaInAs/Ge三結聚光太陽能電池組件和散熱片。