[发明专利]一种电池板电位差补偿系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电技术领域，尤其涉及一种电池板电位差补偿系统。

背景技术

光伏阵列中电池板的组合连接有多种形式，其本质是通过电池板的串联可提高直流端输出电压，通过电池板的并联可提高直流端输出电流。在大多数光伏发电系统中，光伏电池板先串联至较高电压，再将串联好的各组串支路并联以输出较大电流。由于光伏阵列发电存在“木桶效应”，如果其中有某一个支路的电压降低，会导致并联的其它所有支路输出电压的降低，从而使整个阵列的输出功率大幅降低。引起支路电压降低的原因主要包括两种：第一种是随机性原因，包括周围障碍物产生的阴影遮挡、冬季积雪覆盖、光伏电池板内部的隐裂等等，这些情况导致组串电压的降低的幅度具有不规律性和偶然性，会引起一块或几块电池板不发电，拉低支路电压，并进一步影响整个阵列的输出功率；第二种是固定性原因，在一些由于客观条件限制的情况下，不能使每个串联支路的电池板数量保持一致，或虽然串联的数量相同但电池板规格型号不同，这些原因将导致并联在一起的每个串联支路具有不同的工作电压，各支路的电压均会被具有最低工作电压的支路拉低。无论是哪种原因引起串联支路的电压降低都会导致阵列中的各组串不能工作在最大功率点处，直接引起整个光伏阵列发电量的降低。现有防止光伏阵列“木桶效应”的方法主要有两种：（1）通过增加旁路二极管和阻塞二极管减少功率失配的损失，该方法在光伏组串电压出现较大降低时才会起作用，而且将导致光伏阵列的出现多个功率峰值点，常常使MPPT跟踪陷入局部最优点，无法使阵列输出最大功率；（2）通过在每块电池板上安装优化器进行解决，该方法存在费用大、安装复杂、故障率高、优化器运行耗能多等问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种电池板电位差补偿系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括组串电压取样电路、PWM控制电压补偿电路、开关量输出控制电路、键盘电路、LCD显示屏电路和主控CPU电路，其结构要点组串电压取样电路的取样信号输出端口与主控CPU电路的取样信号输入端口相连，主控CPU电路的控制信号输出端口分别与PWM控制电压补偿电路的控制信号输入端口、开关量输出控制电路的控制信号输入端口相连，键盘电路的控制信号输出端口与主控CPU电路的控制信号输入端口相连，LCD显示屏电路的信号传输端口分别与主控CPU电路的信号传输端口、LCD液晶显示屏的信号传输端口相连；所述键盘电路的控制信号输入端口与键盘的控制信号输出端口相连。

作为一种优选方案，本发明所述组串电压取样电路将各组串支路的输入和输出电压按比例取样，取样得到的模拟信号经过电压跟随电路后通过主控CPU内部的AD转换模块变为数字信号；

所述PWM控制电压补偿电路为升压斩波电路，根据PWM波形的占空比调节输出电压，PWM信号由主控CPU内部的PWM模块输出；

所述开关量输出控制电路为由主控CPU的IO口输出开关量控制信号，经过光耦隔离后控制中间继电器，从而控制组串支路的工作模式。

作为另一种优选方案，本发明所述键盘电路和LCD显示屏电路的功能是设置补偿系统的控制参数，包括巡检间隔时间、PI调节参数和电压补偿阈值，并通过LCD屏在线查看各组串的工作状态和各参数的历史数据；

主控CPU电路诊断各组串的工作状态、进行电压补偿值的计算、进行实时闭环控制。

作为另一种优选方案，本发明所述主控CPU电路包括系统时钟电路、程序下载与在线仿真电路和主控CPU，主控CPU端口分别与系统时钟电路端口、程序下载与在线仿真电路端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述主控CPU采集组串电压信号，输出PWM控制信号和开关量控制信号。

作为另一种优选方案，本发明所述主控CPU采用PIC18F6520芯片U1。

作为另一种优选方案，本发明所述统时钟电路包括电容C5、电容C6、晶振X1，晶振X1一端分别与电容C5一端、U1的39脚相连，电容C5另一端分别与地线、电容C6一端相连，电容C6另一端分别与晶振X1另一端、U1的40脚相连。

作为另一种优选方案，本发明所述电容C5、C6采用18pF电容，晶振X1采用20MHz/50PPM晶振。

作为另一种优选方案，本发明所述程序下载与在线仿真电路包括电阻R22、电阻R23、二极管D4、电容C4、接插口J1，电阻R22一端分别与电源VCC、二极管D4阴极相连，电阻R22另一端分别与电容C4一端、二极管D4阳极、电阻R23一端相连，电容C4另一端接地，电阻R23另一端与接插口J1的1脚相连。