[实用新型]一种局部阴影下提高光伏阵列输出效率的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光伏发电技术领域，具体涉及一种局部阴影下提高光伏阵列输出效率的控制系统。

背景技术

当今社会面临的两大问题——环境污染问题和能源危机问题，其中环境问题清晰的呈现在我们每个人的面前，身边的水污染，北京的雾霾等等。石油是人类用得最多的不可再生能源，由于过度的挖掘开采带来了地表塌陷和水污染的问题，而我国消耗的能源75％来自煤炭，且已经日益枯竭，带来了各种环境污染问题，这些不可再生能源的大量开采和利用带来的种种问题已经向人类敲响了警钟。可再生能源之一——太阳能，它的优点是无污染且资源丰富，地球年均光照强度为0.201kW/m2，相当于地球一年可获得来自太阳102000TW的能量。因此，太阳能将会在人类生活中扮演着越来越重要的角色。光电转换势不可挡，在国家的领导下，光伏发电产业将得到长久的发展。

在光伏发电系统中，成本和效率问题一直以来都是各位研究者重点关注的问题。因单个光伏电池输出电压和功率等级有限，难以满足实际要求，故需要以串并联的方式组合成光伏阵列再投入到光伏发电系统中使用，而局部阴影对光伏阵列的影响极大，易使光伏阵列出现失配损失现象，甚至出现“热斑效应”而损坏光伏电池，使系统输出功率急剧下降。因此，如何减弱局部阴影对光伏系统的影响成为了热点研究内容。早期出现了采用并联旁路二极管的方法来防止受遮挡光伏电池消耗功率和“热斑效应”的产生，以及应用了阻断二极管以避免电流逆向传输，此做法在一定程度上削弱了局部阴影的影响。N.K.Gautam等人对串并联结构(SP)、网状结构(TCT)和桥式结构(BL)三种阵列结构进行了比较，从损失率、最大输出功率、可靠性等方面，证明了由阴影、光伏电池参数偏差等引起的失配问题对TCT结构的影响比SP结构小，TCT结构属于最优结构。之后有学者提出了一种基于直流模块的建筑集成光伏系统的电气结构，即模块式光伏发电系统，每个光伏组件都具有独立的带MPPT功能的DC-DC变换器，这种结构增强了系统抗阴影能力，但因需要的变换器较多而使成本徒增。期间又有学者在阴影条件下比较了光伏发电系统中三种典型的变换器配置结构，即集中式、串式和模块式，发现集中式变换器配置结构更具效率和可靠性，也因其只需要一个中央变换器而更为经济，但其采用的是SP光伏阵列结构，局部阴影时不比TCT和BL结构输出功率高。后来有文献提出了重构式光伏发电系统，即将光伏阵列分为固定部分和活动部分，当固定部分被局部阴影遮挡时，活动部分里的光伏组件将被遮挡的光伏组件替换掉，从而使重构后的光伏阵列没有任何阴影，从而达到提高效率的目的，但在没有局部阴影的情况下，活动部分是被闲置的，浪费了资源，也提高了成本。

综上所述，现有的提高局部阴影情况下光伏阵列输出效率的系统或方法均存在着各自的缺点，其中在光伏组件上并联旁路二极管和阻断二极管尽管简单，但其效果并非很明显；模块式光伏发电系统需要的DC-DC变换器较多，从而使成本剧增；而重构式光伏发电系统在晴天情况下产生闲置的光伏阵列，也提高了成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种局部阴影下提高光伏阵列输出效率的控制系统，以减少局部阴影对整个光伏系统的负面影响，提高光伏系统的发电效率，降低成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采作以下技术方案：

一种局部阴影下提高光伏阵列输出效率的控制系统，包括阴影检测模块、DSP控制器、开关组和光伏阵列，阴影检测模块与DSP控制器连接，DSP控制器与开关组连接，开关组与光伏阵列连接。

所述阴影检测模块包括功率检测模块、信号放大模块和电源模块，功率检测模块的输入端分别连接光伏阵列中每一个光伏组件的输出电压端和输出电流端，功率检测模块的输出端连接信号放大模块的输入端，信号放大模块的输出端连接DSP控制器的输入端；电源模块分别提供工作电压给功率检测模块、信号放大模块和DSP控制器。

所述功率检测模块采用功率测量芯片HLW8012。

所述光伏阵列采用TCT结构光伏阵列。