一种光伏发电模块化控制器

摘要

本发明公开了一种光伏发电模块化控制器，包括太阳能充电模块、其他能源充电兼容模块、电池管理模块、负载模块以及特殊负载模块五大模块。的太阳能充电模块采用PWM和MPPT两种控制方式；的其他能源充电兼容模块，是指在太阳能电力不够充足的情况下，还需要一些除了太阳能以外其他的备用能源输入，来保证应用产品的正常运行；的电池管理模块，是指通过合适的蓄电池充放电法则，对蓄电池或者混合电池的充放电进行管理；所述的负载模块和特殊负载模块提供负载输出。本发明的光伏发电模块化控制器，通过加入多种设计模块，结合光伏发电特点，可容纳其他能源充电，并可以允许蓄电池的多样化选择，且可支持接入多负载，并可以实现多负载不同时序控制。

权利要求

1.一种光伏发电模块化控制器，其特征在于：包括太阳能充电模块、其他能源充电兼容模块、电池管理模块、负载模块以及特殊负载模块；

所述的太阳能充电模块采用PWM和MPPT两种控制方式，根据当地实际的天气情况而选择合适的充电方式，保证太阳能光伏最大功率的输出；

所述的其他能源充电兼容模块，是指在在太阳能电力不够充足的情况下，还需要一些除了太阳能以外其他的备用能源输入，来保证应用产品的正常运行；当外部电力通过专用调控模块接入主控单元时，太阳能便和其它接入能源联合向系统供电；

所述的电池管理模块，是指通过合适的蓄电池充放电法则，对蓄电池或者混合电池的充放电进行管理，同时电池管理模块的硬件设有多个接口，同时容纳多种不同类型的电池，进行混合控制，通过这样软硬件结合，可以带动更多类型负载，包括普通负载和感性负载；

所述的负载模块，该模块与电池管理模块相连接，且各负载模块之间采用独立设计，可根据负载需求独立控制输出直流电压；负载模块有单独的时序控制，可针对不同负载运行时间进行单独设置；

所述的特殊负载模块，集成多种传感器接口以及控制，通过独立DSP编程控制，可对特殊负载进行定制化控制，且支持大功率负载输出；

所述太阳能充电模块在工作温度低于45摄氏度或低日照辐射条件下采用MPPT控制方式；在工作温度介于45摄氏度到75摄氏度之间时，采用PMW控制方式。

2.根据权利要求1所述的一种光伏发电模块化控制器，其特征在于：所述蓄电池包括铅酸电池，聚锂电池，磷酸铁锂电池。

3.根据权利要求1所述的一种光伏发电模块化控制器，其特征在于：所述负载模块还连接有多个扩充接口。

4.根据权利要求1或3所述的一种光伏发电模块化控制器，其特征在于：所述负载模块还集成有光学传感器。

5.根据权利要求1所述的一种光伏发电模块化控制器，其特征在于：所述特殊负载模块集成的传感器包括温度传感，压力传感，光学传感，风力传感，电学传感器。

说明书

一种光伏发电模块化控制器

技术领域

[0001] 本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种应用于光伏发电中的模块化控制器。

背景技术

[0002] 在光伏发电应用系统中，控制器是一个核心部件，相当于人类的大脑。民用产品控制器的发展，经历了数十个年。光伏应用产品的实用性，不仅取决与光电转化效率，还与控制器的性能息息相关。

[0003] 市场上通用的控制器由三部分组成，太阳能充电接口，蓄电池接口以及负载接口。

[0004] 蓄电池主要接口为12v/24v，相对应的负载输出也是12v/24v，光伏组件配合12v/24v蓄电池组使用。

[0005] 这种产品的主要特点为：

[0006] 1.应用简单，主要为路灯控制所设计。

[0007] 2.负载接口具有时控，光控等控制特点。

[0008] 3.负载电压受蓄电池电压所钳制，不适合直流电器的直接使用。

[0009] 4.负载接口只有一到两个，不适合多功能负载的联接和控制。

[0010] 5.蓄电池电压和光伏组件电压不能完美匹配。

[0011] 6.单一的光伏组件充电方式-PWM，不能充分发挥光伏组件的优势。

发明内容

[0012] 发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种通过加入多种设计模块，结合光伏发电特点，可容纳其他能源充电，并可以允许蓄电池的多样化选择，且可支持接入多负载，并可以实现多负载不同时序控制的光伏发电模块化控制器。

[0013] 技术方案：本发明所述的一种光伏发电模块化控制器，包括太阳能充电模块、其他能源充电兼容模块、电池管理模块、负载模块以及特殊负载模块；

[0014] 所述的太阳能充电模块采用PWM和MPPT两种控制方式，根据当地实际的天气情况而选择合适的充电方式，保证太阳能光伏最大功率的输出；

[0015] 所述的其他能源充电兼容模块，是指在在太阳能电力不够充足的情况下，还需要一些除了太阳能以外其他的备用能源输入，来保证应用产品的正常运行；当外部电力通过专用调控模块接入主控单元时，太阳能便和其它接入能源联合向系统供电；

[0016] 所述的电池管理模块，是指通过合适的蓄电池充放电法则，对蓄电池或者混合电池的充放电进行管理，同时电池管理模块的硬件设有多个接口，同时容纳多种不同类型的电池，进行混合控制，通过这样软硬件结合，可以带动更多类型负载，包括普通负载和感性负载；

[0017] 所述的负载模块，该模块与电池管理模块相连接，且各负载模块之间采用独立设计，可根据负载需求独立控制输出直流电压；负载模块有单独的时序控制，可针对不同负载运行时间进行单独设置；

[0018] 所述的特殊负载模块，集成多种传感器接口以及控制，通过独立DSP编程控制，可对特殊负载进行定制化控制，且支持大功率负载输出。

[0019] 进一步的，所述太阳能充电模块在工作温度低于45摄氏度或低日照辐射条件下采用MPPT控制方式；在工作温度介于45摄氏度到75摄氏度之间时，采用PMW控制方式。

[0020] 进一步的，所述蓄电池包括铅酸电池，聚锂电池，磷酸铁锂电池或其他类型蓄电池。

[0021] 进一步的，所述负载模块还连接有多个扩充接口。

[0022] 进一步的，所述负载模块还集成有光学传感器。

[0023] 进一步的，所述特殊负载模块集成的传感器包括温度传感，压力传感，光学传感，风力传感，电学传感器。

[0024] 有益效果：本发明的光伏发电模块化控制器，通过加入多种设计模块，结合光伏发电特点，可容纳其他能源充电，并可以允许蓄电池的多样化选择，且可支持接入多负载，并可以实现多负载不同时序控制。基于以上的技术点，本专利控制器可满足大部分应用产品的需求，是一款集成度非常高的控制器。

附图说明

[0025] 图1为本发明的整体结构示意图；

[0026] 图2为本发明的MPPT控制方式示意图。

具体实施方式

[0027] 如图1所示的一种光伏发电模块化控制器，包括太阳能充电模块、其他能源充电兼容模块、电池管理模块、负载模块以及特殊负载模块；

[0028] 所述的太阳能充电模块采用PWM和MPPT两种控制方式，根据当地实际的天气情况而选择合适的充电方式，保证太阳能光伏最大功率的输出；

[0029] 所述的其他能源充电兼容模块，是指在在太阳能电力不够充足的情况下，还需要一些除了太阳能以外其他的备用能源输入，来保证应用产品的正常运行；当外部电力通过专用调控模块接入主控单元时，太阳能便和其它接入能源联合向系统供电；

[0030] 所述的电池管理模块，是指通过合适的蓄电池充放电法则，对蓄电池或者混合电池的充放电进行管理，同时电池管理模块的硬件设有多个接口，同时容纳多种不同类型的电池，进行混合控制，通过这样软硬件结合，可以带动更多类型负载，包括普通负载和感性负载；

[0031] 所述的负载模块，该模块与电池管理模块相连接，且各负载模块之间采用独立设计，可根据负载需求独立控制输出直流电压；负载模块有单独的时序控制，可针对不同负载运行时间进行单独设置；

[0032] 所述的特殊负载模块，集成多种传感器接口以及控制，通过独立DSP编程控制，可对特殊负载进行定制化控制，且支持大功率负载输出。

[0033] 作为上述技术方案的进一步优化：

[0034] 进一步的，所述太阳能充电模块在工作温度低于45摄氏度或低日照辐射条件下采用MPPT控制方式；在工作温度介于45摄氏度到75摄氏度之间时，采用PMW控制方式。

[0035] 进一步的，所述蓄电池包括铅酸电池，聚锂电池，磷酸铁锂电池或其他类型蓄电池。

[0036] 进一步的，所述负载模块还连接有多个扩充接口。

[0037] 进一步的，所述负载模块还集成有光学传感器。

[0038] 进一步的，所述特殊负载模块集成的传感器包括温度传感，压力传感，光学传感，风力传感，电学传感器。

[0039] 下面针对本发明的控制器的各个主模块做进一步详细说明：

[0040] (1)太阳能充电模块

[0041] 太阳能组件充电控制主要是PWM和MPPT两种主流技术。每种技术都有其优缺点。在不同的工作温度和光照条件下，MPPT和PWM各有所长。当工作温度低于45摄氏度或低日照辐射条件下，MPPT技术更可以更好的发挥太阳能组件的优势。但是，当温度介于45摄氏度到75摄氏度之间时，PMW又可以更有效地控制充电。鉴于此，本专利集成两种充电模式为一体，根据当地实际的天气情况而选择合适的充电方式。

[0042] 图2为MPPT跟踪方式，其跟踪原理优于PWM，可以保证光伏最大功率的输出。但由于使用条件的限制，并不适合所有场合使用。

[0043] 所以本专利有机的结合这两种充电方式，可以保证太阳能组件的最佳输出。

[0044] (2)其他能源充电模块兼容设计

[0045] 在太阳能电力不够充足的情况下，还需要一些其他的电力输入，来保证应用产品的正常运行。电网电力或者其它形式新能源，比如说风能，都是很好的备用能源。

[0046] 所以，在充电模块中，本专利预留了其他能源模块的接入口，电力无缝转换控制等。当外部电力通过专用调控模块接入主控单元时，太阳能便和其它接入能源联合向系统供电。

[0047] (3)电池管理模块独立设计

[0048] 蓄电池是太阳能离网应用系统中重要的储能部件。蓄电池的选择和管理好坏，直接影响到产品的性能和使用寿命。

[0049] 本专利的电池管理模块，考虑到未来高新储能科技的应用，集成多种现行电池的管理方案，比如铅酸电池，聚锂电池，磷酸铁锂电池等。同时，本专利的模块在软件方面还可兼容混合电池，比如说超级电容与蓄电池的混合动力电池。以下图充电曲线为例，这是众多的电池充放电曲线其中之一。系统将根据实际的电池接入，来选择合适的蓄电池充放电法则。

[0050] 在硬件方面，控制器充电模块留有三个接口，可以同时容纳三种不同类型的电池，进行混合控制。这样软硬件结合，可以带动更多类型负载，包括普通负载和感性负载。

[0051] (4)负载模块

[0052] 负载模块的设计也是本专利的一个重点。由于普通控制器的负载电压直接受电池电压限制，所以负载的使用很有局限性。为此，本专利做了两点负载管理负载模块独立可扩充化管理

[0053] 本设计有以下几点技术要点：

[0054] 1.模块主机体和电池管理模块相连，并留有N个扩充接口与负载模块联接。

[0055] 2.负载模块为独立设计，可根据负载需求独立控制输出直流电压。

[0056] 3.负载模块有单独的时序控制，可针对不同负载运行时间进行单独设置。

[0057] 4.主模块集成光学传感器。

[0058] 基于这些独特的设计，本专利的控制器可以带动多样化负载，适合不同场合，不同应用。

[0059] (5)特殊负载管理模块

[0060] 除了普通模块的功能，本模块设计有以下几个技术要点：

[0061] 1.集成温度传感，压力传感，光学传感，风力传感等传感器的接口及控制。

[0062] 2.独立DSP编程控制，可对特殊负载进行定制化控制。

[0063] 3.支持大功率负载输出。

[0064] 本发明的光伏发电模块化控制器，通过加入多种设计模块，结合光伏发电特点，可容纳其他能源充电，并可以允许蓄电池的多样化选择，且可支持接入多负载，并可以实现多负载不同时序控制。基于以上的技术点，本专利控制器可满足大部分应用产品的需求，是一款集成度非常高的控制器。

[0065] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。