光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，它包括：工控機；選擇電路，所述選擇電路中具有切換開關；多個繼電器，所述繼電器與光伏組件一一對應，并且繼電器的輸入端分別連接在相對應的光伏組件的輸出端上，多個繼電器的輸出端并接后接入選擇電路；電壓監(jiān)測采集電路，所述電壓監(jiān)測采集電路并接在選擇電路上，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電壓值；電流監(jiān)測采集電路，所述電流監(jiān)測采集電路連接在選擇電路中，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電流值；程控電子負載設備，所述程控電子負載設備通過切換開關與選擇電路選擇性連接。本實用新型可以為光伏組件在真實的戶外工作環(huán)境下測試發(fā)電性能及運行狀況進行可靠性監(jiān)控提供便捷。
【專利說明】光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，屬于光伏組件【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，太陽能行業(yè)作為一種低碳可再生能源，正在世界范圍內蓬勃發(fā)展，各國安裝量逐年增長。光伏系統(tǒng)通過安裝光伏組件接收太陽光能源將太陽能轉化為直流電，再通過光伏逆變器將直流電轉換為交流電，并入國家電網。光伏組件的發(fā)電量直接影響到光伏系統(tǒng)建設后的收益，追求組件乃至系統(tǒng)的高發(fā)電量是整個行業(yè)的重要研宄方向。目前光伏組件的性能多通過室內太陽光模擬器對光伏組件進行閃照，測試光伏組件的電流-電壓性能曲線，以電流-電壓曲線評估組件的發(fā)電性能。但該測試方法是在室內穩(wěn)定情況進行測試的，而實際的使用中，光伏組件安裝在復雜的戶外，受不同輻照、溫度、風速等的影響較大。研宄真實情況下光伏組件的發(fā)電量是很有意義的。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，它可以為光伏組件在真實的戶外工作環(huán)境下測試發(fā)電性能及運行狀況進行可靠性監(jiān)控提供便捷。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:一種光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括:
[0005]選擇電路，所述選擇電路中具有切換開關；
[0006]多個繼電器，所述繼電器與光伏組件對應，并且繼電器的輸入端分別連接在相對應的光伏組件的輸出端上，多個繼電器的輸出端并接后接入選擇電路；
[0007]電壓監(jiān)測采集電路，所述電壓監(jiān)測采集電路并接在選擇電路上，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電壓值；
[0008]電流監(jiān)測采集電路，所述電流監(jiān)測采集電路連接在選擇電路中，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電流值；
[0009]程控電子負載設備，所述程控電子負載設備通過切換開關與選擇電路選擇性連接；
[0010]工控機，所述工控機的一控制輸出端通過第一 PLC雙向控制電路與多個繼電器相控制連接，并用于發(fā)出相應的繼電器控制指令通過第一 PLC雙向控制電路傳遞給相應的繼電器，所述繼電器根據接收到的相應繼電器控制指令導通或斷開相應的光伏組件與選擇電路之間的通路；所述的工控機的另一控制輸出端通過第二 PLC雙向控制電路與程控電子負載設備相控制連接，當切換開關將程控電子負載設備接入選擇電路時，所述工控機還用于發(fā)出相應的負載控制指令通過第二 PLC雙向控制電路傳遞給程控電子負載設備，所述程控電子負載設備根據接收到的負載控制指令改變其內部的負載電阻值；所述電壓監(jiān)測采集電路和電流監(jiān)測采集電路的輸出端分別與工控機的信號輸出端相連接，所述工控機還用于接收所述電壓監(jiān)測采集電路所采集的輸出電壓值和所述電流監(jiān)測采集電路所采集的輸出電流值。
[0011]進一步為了可以根據逆變器的MPPT跟蹤功能對光伏組件的發(fā)電量進行監(jiān)測，光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)還包括逆變器和并網發(fā)電量監(jiān)測電路，所述逆變器的輸入端通過切換開關與選擇電路選擇性連接，逆變器的輸出端與外部電網相連接，所述并網發(fā)電量監(jiān)測電路的輸入端連接在逆變器的輸出端上，并網發(fā)電量監(jiān)測電路的輸出端與所述工控機相連接，當切換開關將逆變器接入選擇電路時，所述并網發(fā)電量監(jiān)測電路用于采集光伏組件在最大功率點下經過逆變器轉換后的發(fā)電量信息，并將該發(fā)電量信息傳遞給工控機。
[0012]進一步為了可以實時監(jiān)控組件工作溫差，并判斷工作是否異常，避免由于光伏組件的溫度或溫度差超差而影響整個系統(tǒng)的運行可靠性現象，還包括組件熱斑監(jiān)測器、溫度采集電路和多個溫度傳感器，每個光伏組件上均對應安裝一個溫度傳感器，組件熱斑監(jiān)測器設置在光伏組件安裝范圍內，組件熱斑監(jiān)測器用于對范圍內的光伏組件的整體工作溫度進行監(jiān)測，組件熱斑監(jiān)測器的輸出端與工控機相連接，組件熱斑監(jiān)測器將所監(jiān)測到的溫度監(jiān)測信息傳遞給工控機，多個溫度傳感器的輸出端與溫度采集電路的輸入端相連接，溫度采集電路的輸出端與工控機相連接，所述工控機還用于根據相應的溫度監(jiān)測信息和每個光伏組件的溫度信息發(fā)出相應的繼電器控制指令。
[0013]進一步為了能夠使本系統(tǒng)在出現光伏組件的溫度或溫度差超差現象時及時報警，所述的工控機內還設置有溫度超差報警電路，所述工控機還用于根據相應的溫度監(jiān)測信息和每個光伏組件的溫度信息，驅使溫度超差報警電路工作。
[0014]進一步為了對光伏組件范圍內的實時氣象數據(實時輻照、濕度、風速風向等)進行監(jiān)測以便光伏組件發(fā)電量的性能分析，光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)還包括氣象傳感器和氣象信息米集電路，氣象傳感器的輸出端與氣象信息米集電路的輸入端相連接，氣象信息采集電路的輸出端與工控機相連接。
[0015]采用了上述技術方案后，采用該系統(tǒng)可以為光伏組件在真實的戶外工作環(huán)境下測試發(fā)電性能及運行狀況進行可靠性監(jiān)控提供便捷方法，該方法通過第一 PLC雙向控制電路、第二 PLC雙向控制電路、各類傳感器、數據采集電路、工控機等集成實現了光伏組件在真實的安裝結構形式，真實的太陽輻照、真實的溫度、風速氣象等的環(huán)境下長期運行時發(fā)電性能和運行可靠性的監(jiān)測，并能對監(jiān)測到的不良進行報警及關閉，保護系統(tǒng)安全性，該系統(tǒng)為光伏組件戶外發(fā)電量測試和長期運行可靠性監(jiān)測提供了測試方法，有利于光伏組件的戶外性能研宄和提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)的原理框圖；
[0017]圖2為本實用新型的第一種運行模式的原理框圖；
[0018]圖3為本實用新型的第二種運行模式的原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0020]如圖1所示，一種光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，它包括:
[0021]選擇電路，所述選擇電路中具有切換開關；
[0022]多個繼電器，所述繼電器與光伏組件對應，并且繼電器的輸入端分別連接在相對應的光伏組件的輸出端上，多個繼電器的輸出端并接后接入選擇電路；
[0023]電壓監(jiān)測采集電路，所述電壓監(jiān)測采集電路并接在選擇電路上，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電壓值；
[0024]電流監(jiān)測采集電路，所述電流監(jiān)測采集電路連接在選擇電路中，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電流值；
[0025]程控電子負載設備，所述程控電子負載設備通過切換開關與選擇電路選擇性連接；
[0026]工控機，所述工控機的一控制輸出端通過第一 PLC雙向控制電路與多個繼電器相控制連接，并用于發(fā)出相應的繼電器控制指令通過第一 PLC雙向控制電路傳遞給相應的繼電器，所述繼電器根據接收到的相應繼電器控制指令導通或斷開相應的光伏組件與選擇電路之間的通路；所述的工控機的另一控制輸出端通過第二 PLC雙向控制電路與程控電子負載設備相控制連接，當切換開關將程控電子負載設備接入選擇電路時，所述工控機還用于發(fā)出相應的負載控制指令通過第二 PLC雙向控制電路傳遞給程控電子負載設備，所述程控電子負載設備根據接收到的負載控制指令改變其內部的負載電阻值；所述電壓監(jiān)測采集電路和電流監(jiān)測采集電路的輸出端分別與工控機的信號輸出端相連接，所述工控機還用于接收所述電壓監(jiān)測采集電路所采集的輸出電壓值和所述電流監(jiān)測采集電路所采集的輸出電流值。
[0027]如圖1所示，光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)還包括逆變器和并網發(fā)電量監(jiān)測電路，所述逆變器的輸入端通過切換開關與選擇電路選擇性連接，逆變器的輸出端與外部電網相連接，所述并網發(fā)電量監(jiān)測電路的輸入端連接在逆變器的輸出端上，并網發(fā)電量監(jiān)測電路的輸出端與所述工控機相連接，當切換開關將逆變器接入選擇電路時，所述并網發(fā)電量監(jiān)測電路用于采集光伏組件在最大功率點下經過逆變器轉換后的發(fā)電量信息，并將該發(fā)電量信息傳遞給工控機。
[0028]如圖1所示，光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)還包括組件熱斑監(jiān)測器、溫度采集電路和多個溫度傳感器，每個光伏組件上均對應安裝一個溫度傳感器，組件熱斑監(jiān)測器設置在光伏組件安裝范圍內，組件熱斑監(jiān)測器用于對范圍內的光伏組件的整體工作溫度進行監(jiān)測，組件熱斑監(jiān)測器的輸出端與工控機相連接，組件熱斑監(jiān)測器將所監(jiān)測到的溫度監(jiān)測信息傳遞給工控機，多個溫度傳感器的輸出端與溫度采集電路的輸入端相連接，溫度采集電路的輸出端與工控機相連接，所述工控機還用于根據相應的溫度監(jiān)測信息和每個光伏組件的溫度信息發(fā)出相應的繼電器控制指令。
[0029]如圖1所示，所述的工控機內還設置有溫度超差報警電路，所述工控機還用于根據相應的溫度監(jiān)測信息和每個光伏組件的溫度信息，驅使溫度超差報警電路工作。
[0030]如圖1所示，光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)還包括氣象傳感器和氣象信息采集電路，氣象傳感器的輸出端與氣象信息采集電路的輸入端相連接，氣象信息采集電路的輸出端與工控機相連接。
[0031]本監(jiān)測控制系統(tǒng)具有兩種發(fā)電性能監(jiān)測模式，兩種模式下都可以進行組件運行狀況的監(jiān)測，具體實施方法如下:
[0032](一 )光伏組件電壓-電流發(fā)電量監(jiān)測運行模式:
[0033]監(jiān)測控制系統(tǒng)中將切換開關切換至程控電子負載設備，將程控電子負載設備連接入選擇電路，此時監(jiān)測控制系統(tǒng)的配置架構關系圖如圖2中所示，此時的發(fā)電量及運行監(jiān)測過程如下:光伏組件上分別接上溫度傳感器，并通過溫度采集電路將光伏組件工作時的工作溫度進行采集，讀入工控機中；光伏組件安裝范圍內設置組件熱斑監(jiān)測器，組件熱斑監(jiān)測器采用紅外熱成像技術對范圍的光伏組件的整體工作溫度進行監(jiān)測，并可測試對比溫差值，將測試圖像和溫度及溫差值讀入工控機；工控機內還設置有溫度超差報警電路，能夠對設定的溫度或溫度差超差情況進行報警及通過第一 PLC雙向控制電路進行控制繼電器的開斷，斷開溫度或溫度差超差的光伏組件，因為溫度或溫度差超過經驗值往往意味著相應的光伏組件存在失效點，繼續(xù)長期的運行非常不可靠及不安全。
[0034]光伏組件的輸出端采用四線制進行接線，分別進行電壓和電流的監(jiān)測，可以避免較少線纜造成的測試精度的降低，每個測試組件的輸出端分別接一個繼電器，并最終輸出端并聯，并聯后接入選擇電路，通過切換開關與程控電子負載設備相連接，輸出端還配置電壓監(jiān)測采集電路和電流監(jiān)測采集電路，它們可以對測得的相應的電壓電流值進行采集，并讀入工控機中；第一 PLC雙向控制電路用于控制各繼電器，工控機發(fā)出繼電器控制指令后，第一 PLC雙向控制電路控制相應的繼電器導通，相對應的光伏組件與程控電子負載設備導通，此時第二 PLC雙向控制電路控制程控電子負載設備的負載阻值，如負載阻值由無窮大到零進行變化，則電壓監(jiān)測采集電路和電流監(jiān)測采集電路將會監(jiān)測到該電子負載變化過程中光伏組件輸出端的電壓、電流值，從而測得該真實輻照等氣候環(huán)境下的電流-電壓性能曲線；通過該電流-電壓性能曲線，可以獲得組件的該真實環(huán)境下的最大運行功率點，工控機通過該最大功率點進行采集時間段的發(fā)電量的計算，并進行累加，同理，工控機可以控制其它組件進行相同的測試。
[0035]氣象傳感器可以對實時的氣象數據進行監(jiān)測，并由氣象信息采集電路讀入工控機，真實記錄光伏組件測試時的氣象數據，便于后續(xù)的性能分析，工控機中還設計有通過對測試系統(tǒng)中對各采集模塊等配置必要的電源線和信號控制線，通過AC電源和電源轉換器將工頻交流電轉換為各模塊使用的電源。
[0036]( 二)光伏組件逆變MPPT發(fā)電量監(jiān)測運行模式:
[0037]監(jiān)測控制系統(tǒng)中將切換開關切換至逆變器，將逆變器連接入選擇電路，此時監(jiān)測控制系統(tǒng)的配置架構關系圖如圖3中所示，此種運行狀態(tài)下的組件熱斑監(jiān)測器和溫度傳感器、溫度采集電路模式與第一種運行模式一致，工控機通過第一 PLC雙向控制電路控制光伏組件對應的繼電器關閉或導通，使光伏組件與逆變器導通連接，而逆變器輸出端與電網相接，借助逆變器的MPPT跟蹤功能，將是光伏組件工作在最大功率點下，通過并網發(fā)電量監(jiān)測電路對逆變器輸出端的電能進行監(jiān)測，可以測得光伏組件經逆變器轉換后的發(fā)電量；同時電壓監(jiān)測采集電路和電流監(jiān)測采集電路也可以對組件輸出端的電壓和電流值進行測試，并讀入工控機，對光伏組件直流端的發(fā)電量進行計算分析。
[0038]以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括: 選擇電路，所述選擇電路中具有切換開關； 多個繼電器，所述繼電器與光伏組件 對應，并且繼電器的輸入端分別連接在相對應的光伏組件的輸出端上，多個繼電器的輸出端并接后接入選擇電路； 電壓監(jiān)測采集電路，所述電壓監(jiān)測采集電路并接在選擇電路上，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電壓值； 電流監(jiān)測采集電路，所述電流監(jiān)測采集電路連接在選擇電路中，并用于實時監(jiān)測和采集選擇電路上的輸出電流值； 程控電子負載設備，所述程控電子負載設備通過切換開關與選擇電路選擇性連接；工控機，所述工控機的一控制輸出端通過第一 PLC雙向控制電路與多個繼電器相控制連接，并用于發(fā)出相應的繼電器控制指令通過第一 PLC雙向控制電路傳遞給相應的繼電器，所述繼電器根據接收到的相應繼電器控制指令導通或斷開相應的光伏組件與選擇電路之間的通路；所述的工控機的另一控制輸出端通過第二 PLC雙向控制電路與程控電子負載設備相控制連接，當切換開關將程控電子負載設備接入選擇電路時，所述工控機還用于發(fā)出相應的負載控制指令通過第二 PLC雙向控制電路傳遞給程控電子負載設備，所述程控電子負載設備根據接收到的負載控制指令改變其內部的負載電阻值；所述電壓監(jiān)測采集電路和電流監(jiān)測采集電路的輸出端分別與工控機的信號輸出端相連接，所述工控機還用于接收所述電壓監(jiān)測采集電路所采集的輸出電壓值和所述電流監(jiān)測采集電路所采集的輸出電流值。
2.根據權利要求1所述的光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括逆變器和并網發(fā)電量監(jiān)測電路，所述逆變器的輸入端通過切換開關與選擇電路選擇性連接，逆變器的輸出端與外部電網相連接，所述并網發(fā)電量監(jiān)測電路的輸入端連接在逆變器的輸出端上，并網發(fā)電量監(jiān)測電路的輸出端與所述工控機相連接，當切換開關將逆變器接入選擇電路時，所述并網發(fā)電量監(jiān)測電路用于采集光伏組件在最大功率點下經過逆變器轉換后的發(fā)電量信息，并將該發(fā)電量信息傳遞給工控機。
3.根據權利要求1或2所述的光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括組件熱斑監(jiān)測器、溫度采集電路和多個溫度傳感器，每個光伏組件上均對應安裝一個溫度傳感器，組件熱斑監(jiān)測器設置在光伏組件安裝范圍內，組件熱斑監(jiān)測器用于對范圍內的光伏組件的整體工作溫度進行監(jiān)測，組件熱斑監(jiān)測器的輸出端與工控機相連接，組件熱斑監(jiān)測器將所監(jiān)測到的溫度監(jiān)測信息傳遞給工控機，多個溫度傳感器的輸出端與溫度采集電路的輸入端相連接，溫度采集電路的輸出端與工控機相連接，所述工控機還用于根據相應的溫度監(jiān)測信息和每個光伏組件的溫度信息發(fā)出相應的繼電器控制指令。
4.根據權利要求3所述的光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的工控機內還設置有溫度超差報警電路，所述工控機還用于根據相應的溫度監(jiān)測信息和每個光伏組件的溫度信息，驅使溫度超差報警電路工作。
5.根據權利要求1所述的光伏組件戶外實時發(fā)電量及運行監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括氣象傳感器和氣象信息采集電路，氣象傳感器的輸出端與氣象信息采集電路的輸入端相連接，氣象信息采集電路的輸出端與工控機相連接。
【文檔編號】H02S50/10GK204244178SQ201420827301
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權日:2014年12月23日
【發(fā)明者】夏登福, 全鵬, 夏吉東 申請人:常州天合光能有限公司