[实用新型]一种光伏组件输出功率优化装置

说明书

技术领域

  本实用新型涉及光伏发电领域，尤其是一种光伏组件输出功率优化装置。

背景技术

   光伏组件由于遮挡造成其中一些因为得不到光照内阻增大而成为负载，内部会产生大量的热量，称之为热斑效应，这严重影响太阳电池的性能和寿命，并具有很大的危险性，因此在光伏组件的输出两端并联了旁路二极管。如果光伏组件上有阴影，串联的光伏组件会出现不匹配现象，受阴影影响的光伏组件的输出功率就会降低，最大功率点也随之变化，从而无法从整个光伏串列收集最大的电能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够优化光伏组件输出功率的装置，可以在光伏组件受遮挡的情况下提高输出功率，降低发电成本，实现能源利用最大化。

为解决上述技术问题，本实用新型的光伏组件输出功率优化装置主要由采样模块、电源电路模块、DC-DC转换电路模块、无线通讯模块1和CPU信号处理模块组成。其中采样模块、CPU信号处理模块、DC-DC转换电路模块依次电气连接；电源电路模块与CPU信号处理模块连接；CPU信号处理模块与无线通讯模块连接。

采样模块由输入电压采样电路、电流采样电路和输出电压采样电路组成。

输入电压采样电路由电阻、电容和运算放大器组成。输入电压采样电路直接并联于光伏组件的输出两端，采集电压信号传送至CPU信号处理模块，由CPU信号处理模块进行信号处理。

电流采样电路由采样电阻、电容和运算放大器组成。电流采样电路采集电压信号传送至CPU信号处理模块，由CPU信号处理模块进行信号处理。

输出电压采样电路由电阻、电容和运算放大器组成。输出电压采样电路采集电压信号传送至CPU信号处理模块，由CPU信号处理模块进行信号处理。

电源电路模块由压敏电阻、可恢复保险丝、三极管、电容、电阻、二极管和低压差线性稳压器组成。电源电路模块直接并联于光伏组件的输出两端，为整个电路提供稳定的工作电压。

DC-DC转换电路模块由说功率电感、MOS管、二极管和电容组成，这些器件构成一个boost升压电路。

无线通讯模块由电阻、电容、电感、二极管、三极管和无线通讯芯片组成，该模块通过SPI接口与CPU信号处理模块相连接。

CPU信号处理模块包含有设备核心器件：STM32F0系列嵌入式微控制器,该模块处理采样模块的采样信号，在STM32F0系列嵌入式微控制器内部执行MPPT算法有效调整占空比控制DC-DC转换电路模块，并通过无线通讯模块和外界通讯。

本实用新型专利通过测量光伏组件的电压、电流信号，通过执行MPTT算法优化光伏组件的输出功率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

附图1为光伏组件输出功率优化装置的结构示意图；

附图2为光伏组件输出功率优化装置的连接图。

其中100采样模块、101为电源电路模块、102为DC-DC转换电路模块、103为无线通讯模块、104为CPU信号处理模块、100a为输入电压采样电路、100b为电流采样电路、100c为输出电压采样电路。

具体实施方案

按照附图2将输入电压采样电路100a、电流采样电路100b、输出电压采样电路100c、电源电路模块101、DC-DC转换电路模块102、无线通讯模块103和CPU信号处理模块104进行电气连接，组成了本实用新型完整的信号采样、算法处理和无线通讯控制链。

   在上述硬件电路连接的基础上，电源电路模块101为整个电路提供稳定的工作电压，支持CPU信号处理模块103及外围控制电路的正常运行。采样模块100采集的输入电压采样信号、电流采样信号和输出电压采样信号传送至CPU信号处理模块104的模数转换器采样，将模拟信号转换为数字信号后进行数字滤波，计算光伏组件实时输出功率P1并保存。通过调整CPU信号处理模块104的PWM信号占空比驱动DC-DC转换电路模块102，此时DC-DC转换电路模块102的输出电压、光伏组件的输出功率都会随之改变，CPU信号处理模块104的模数转换器再次采样输入电压采样信号、电流采样信号和输出电压采样信号，再次计算光伏组件的实时输出功率P2，比较P1、P2的大小，(假设P2大于P1称之为正向调整，P2小于P1为反向调整),如果P2>P1则正向调整，反之则反向调整，直到达到P1、P2差值的绝对值等于零或在合理的误差范围内为止，这个算法过程称之为MPPT算法。