[发明专利]太阳能电池光伏变阵调整输出控制方法

说明书

技术领域    

   本发明涉及太阳能技术领域，确切地说是一种太阳能电池光伏变阵调整输出控制方法。

背景技术    

能源是人类赖于生存和发展的基础。随着社会经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大，尤其在日本爆发核危机以后，清洁能源更被人类所青睐，利用太阳能发电已成为当今世界各国密切关注的问题，光伏电池的开发利用使太阳能的发展进入了一个新的阶段。然而在实际的生产和生活中，由于受转换率低等技术上原因所产生的高成本问题的困扰，阻碍了光伏电池的发展。

对于一般常用的晶体硅光伏电池组件,输出功率一般与光照强度成线性关系,光照强度越大组件输出功率也越大,反之亦然。温度对光伏电池输出电压也有着较大影响，当太阳光照强度、温度发生较大的变化时，光伏组件的伏安特性曲线将发生较大的变化，这种变化对光伏系统的控制会产生不利的影响，这样将会有以下几个问题出现：

1.由于伏安特性曲线发生较大的变化，光伏组件的最大输出功率点将发生较大的变化，那么给最大功率点跟踪带来了较大的难度，很难实现稳定及精确的跟踪。

2.当太阳光照强度降低到一定程度的时候，光伏阵列输出功率就会很低，甚至光伏系统将会停止工作。

3.若光照强度变化较快，也会使整个光伏发电系统的稳定性受到一定的影响。

发明内容  

本专利的是将原有的固定式太阳能电池阵列，改变成由单位太阳能电池构成的可变式阵列动态可变式阵列，这种可变式阵列称为太阳能大系统阵列。大系统阵列由若干个太阳能阵列子系统组成，每个子系统是由若干个单位太阳能电池连接而成。在太阳能大系统阵列和控制器之间，设计一个变阵控制器。当光照强度较好时，各子系统独立工作。当光照强度降低到一定程度或温度发生较大变化时，变阵控制器将根据目前负载的容量和系统所需求的开路电压和闭路电流的要求，利用变阵算法给出重组方案，其再根据此重组信号对各子系统进行系统重组，改变了大系统的结构。

本发明的优点在于：当光伏阵列输出（功率、电流、电压）发生改变时，本发明中所设计的“变阵控制器”将根据当前光伏电池的能量输出和目前负载需求，利用变阵算法给出光伏阵列各个子系统之间的重组关系矩阵，同时利用变阵控制器完成各个子系统的重组，重组的大系统输出电流和电压保持在一定范围内，这样既延长了发电系统的工作时间，又保证了最大功率点跟踪的精度与稳定性。

附图说明   

     图1是本发明为动态可变式光伏阵列发电系统结构示意图。

     图2是变阵算法流程图。

其中，1为单位太阳能电池，2为太阳能阵列子系统，3为太阳能大系统阵列，4为变阵控制器，5为控制器，6为蓄电池（或负载）。

具体实施方式  

本发明是由太阳能大系统阵列3、变阵控制器4、控制器5、蓄电池（或负载）6依次连接而成，其特征在于：将原有的固定式太阳能电池阵列，改变成由单位太阳能电池1构成的可变式阵列重组连接模块，这种可变式阵列称为太阳能大系统阵列，它是由若干个太阳能阵列子系统2组成，每个子系统是由若干个单位太阳能电池1连接而成。大系统阵列由多个可以独立发电的可变式子系统阵列组成，每个子系统都是由相同的太阳能电池单元连接构成的。在正常的光照强度和温度下太阳能电池阵列的各个子系统独立工作，光照强度较弱时或温度发生较大变化时，变阵控制器对各个子系统按循序进行重组，使重组后的大系统中部分子系统继续工作。具体地说，当光照强度、温度变化时，各子系统输出电压、电流将发生变化。此时，根据各子系统当前电压、电流的输出情况及负载所需功率，变阵控制器利用变阵算法给出太阳能电池阵列的各个子系统的重组连接矩阵（即重组方案），根同时变阵控制器根据此重组链接矩阵来完成各个子系统的重组，重组后的大系统输出功率就会满足负载所需功率。太阳能大系统阵列3由多个可以独立发电的可变式子系统阵列组成，每个子系统是由若干个单位太阳能电池连接而成。

1.  见附图1动态可变式光伏阵列发电系统结构示意图。

2.  见附图2变阵算法流程图。

3.  以下为光伏子系统连接方式的数学符号表达及变阵算法：

数学符号：