一种光伏发电多功能控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电多功能控制系统及控制方法。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。在光伏发电技术领域中，逆变器是把直流电能(光伏发电板、蓄电池)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V，50Hz正弦波)的转换器。光伏控制器是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给负载供电的自动控制设备。

专利号为CN109149642B的发明专利介绍了一种光伏发电智能逆变器控制系统。包括光伏发电部、逆变器部、光伏控制器机、蓄电池部、用电控制机、主控机、负载和电网连接端；每一个光伏发电板与逆变器或者蓄电池单独连接，实现对每一个光伏发电板的单独控制；每一个负载与逆变器单独连接，实现对负载的单独供电；光伏发电板设置有传感器组，可以实时监控光伏发电板的工作状态，从而根据其状态进行特定设置。

但由于存在蓄电池储电量有其上限、光伏发电板的输出电压不稳定、逆变器输入电压有要求等要求，故上述系统存在浪费能量、损伤设备等问题。

发明内容

本发明提供一种光伏发电多功能控制系统及控制方法，以解决现有的光伏发电控制方法仍存在浪费能量、损伤设备的问题。

本发明的一种光伏发电多功能控制系统及控制方法采用如下技术方案：

一种光伏发电多功能控制方法，包括：

S100，获取每个光伏发电板的状态信息；

若光伏发电板属于第一类型，则使属于第一类型的每个光伏发电板与对应的一个逆变器模块接通；

若光伏发电板属于第二类型或第三类型或第四类型，则使属于第二类型和/或第三类型和/或第四类型的每个光伏发电板与对应的一个蓄电池模块接通；每个蓄电池模块充满电后与对应的逆变器模块连接；

S200，获取负载的开关信息；

若负载处于关闭状态，则使对应的逆变器模块与电网接通；

若负载请求开启，则检测请求开启的负载的功率P1；

S300，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块的功率P2；

若P1小于或等于P2，则使该负载与对应的逆变器模块接通；

S400，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q；

若蓄电池模块的蓄电量Q小于第一预设阀值，则使该蓄电池模块与对应的光伏发电板接通，且与蓄电池模块接通的光伏发电板与对应的逆变器模块断开，使光伏发电板对蓄电池模块充电；

若蓄电池模块的蓄电量Q大于或等于第一预设阀值，则使与请求开启的负载对应的逆变器模块仍与电网接通。

进一步地，在步骤S300中，若P1大于P2，则包括：

S310，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q；

若蓄电池模块的蓄电量Q小于第二预设阀值，使请求开启的负载与电网接通，且使该蓄电池模块与对应的光伏发电板接通，对蓄电池模块进行充电；与该蓄电池模块接通的光伏发电板与对应的逆变器模块断开；

S311，对蓄电池模块进行充电第一预设时间后，再次获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q；

若蓄电池模块的蓄电量Q仍小于第一预设阀值，则使光伏发电板继续对该蓄电池模块进行充电；

若蓄电池模块的总蓄电量Q达到第一预设阀值后，则使该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通；

当该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通后还包括：

S312，获取P1和P2的信息；

若P1小于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块接通；

若P1大于或等于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块和电网均接通。

进一步地，在步骤S310中，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q后，若蓄电量Q大于或等于第二预设阀值，还包括：

S313，使该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通；

当该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通后还包括：

S314，获取P1和P2的信息；

若P1小于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块接通；

若P1大于或等于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块和电网均接通。

进一步地，每个光伏发电板与对应的逆变器模块接通时均对从光伏发电板输向逆变器模块的电进行稳压。

进一步地，在步骤S312和S314中请求开启的负载与对应的逆变器模块接通后，还包括：在第二预设时间后，再次获取P2值，若P2大于0则继续使请求开启的负载与逆变器模块和电网均接通，若P2为0，则使请求开启的负载接通电网。

进一步地，在步骤S100中，获取的每个光伏发电板的状态信息包括温度T、光强C、电流I、电压U和光伏发电板的编号N；

S120，计算得到分析数据(T，C，R，N)，其中R＝U/I为光伏发电板内阻；

S130，与预设参数(T0，C0，R0)进行比较，其中T0为温度阈值，C0为光强阈值，R0为内阻阈值；

若光伏发电板的内阻R大于R0且温度T大于T0时，则光伏发电板属于第二类型；

若光伏发电板的内阻R大于R0且温度T小于T0时，则光伏发电板属于第三类型；若光强C小于C0时，则光伏发电板属于第四类型，不属于第二类型、第三类型和第四类型的光伏电板属于第一类型。

进一步地，若光伏发电板属于第二类型时，则对属于第二类型的光伏发电板进行降温。若光伏电板属于第三类型，则将属于第三类型的光伏发电板的编号N推送用户。

一种光伏发电多功能控制系统包括：

光伏发电模块、光伏控制模块、蓄电池模块、逆变器模块、信息获取模块、主控制模块、电网、电路控制模块、负载、电量获取模块、稳压模块和并网开关；光伏发电模块包括多个光伏发电板，每个光伏发电板与光伏控制模块连接，蓄电池模块有多个，每个蓄电池模块与一个光伏发电板对应设置，每个蓄电池模块的输入端和逆变器模块的输入端均与光伏控制模块连接；光伏控制模块与主控制模块连接；

逆变器模块有多个，每个逆变器模块与一个光伏发电板对应设置，每个逆变器模块的输出端与电路控制模块连接；

信息获取模块用于获取每个光伏发电板的状态信息；并将获取的每个光伏发电板的状态信息传递至光伏控制模块，光伏控制模块将每个光伏发电板的状态信息传递至主控制模块，主控制模块判断每个光伏发电板的所属类型，并根据每个光伏发电板的所属类型控制光伏发电板的接通方式，若光伏发电板属于第一类型，则使属于第一类型的光伏发电板与对应的逆变器模块接通；

若光伏发电板属于第二类型或第三类型或第四类型，则使属于第二类型和/或第三类型和/或第四类型的光伏发电板与对应的蓄电池模块接通；

电路控制模块用于获取每个负载的开关信息，在负载不工作时逆变器模块与电网接通，并在检测到负载请求开启时检测负载的功率P1以及对应的逆变器模块的功率P2；并将P1和P2的信息传递至主控制模块，主控制模块比较P1和P2的大小；

电量获取模块用于获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的电量，并将获取的蓄电池模块的电量信息传递至主控制模块；

主控制模块根据P1和P2的大小以及对应的蓄电池模块的电量信息向电路控制模块和光伏控制模块发送指令，光伏控制模块控制与请求开启的负载对应的光伏发电板与蓄电池模块的连接方式、光伏发电板与逆变器模块的连接方式以及蓄电池模块和逆变器模块的接通方式；电路控制模块控制与请求开启的负载对应的逆变器模块与电网的连接方式、负载与电网的连接方式以及负载与逆变器模块的连接方式；

稳压模块有多个，每个稳压模块与一个光伏发电板连接和一个逆变器模块连接，用于在光伏发电板与逆变器模块接通时对从光伏发电板输向逆变器模块的电进行稳压；且在光伏发电板对蓄电池模块进行充电时与光伏发电板断开；

并网开关用于控制负载和电网的接通。

进一步地，光伏控制模块设置有光伏控制器和多个光伏环形四点式开关，每个光伏环形四点式开关与一个光伏发电板对应设置，每个光伏环形四点式开关的外侧为一绝缘环，绝缘环上设置有四个金属触点，四个金属触点等间距的分布在绝缘环的圆弧上；绝缘环内部设置有正方形开关，正方形开关包括一条边由导电金属制成，另外三条边为绝缘材料制成；正方形开关的中心设置有电机，电机可以带动正方形开关转动；正方形开关具有四个旋转位置，当正方形开关处于四个旋转位置中的一个时，正方形开关的由导电金属制成的边正好接通绝缘环上的两个金属触点；

光伏环形四点式开关的四个金属触点分别连接一个蓄电池模块、一个稳压器模块、一个逆变器模块和一个光伏发电板；光伏控制器连接控制光伏环形四点式开关的电机，进而控制光伏环形四点式开关的连接状态；

进一步地，电路控制模块包括电路控制器和多个电路环形四点式开关，每个电路环形四点式开关与一个逆变器模块对应设置，每个电路环形四点式开关和光伏环形四点式开关结构相同，电路环形四点式开关的三个金属触点分别连接一个蓄电池模块、电网和一个负载，另一个金属触点为空点；用电控制器连接电路环形四点式开关的电机，进而控制电路环形四点式开关的连接状态；电路控制模块检测一个负载开启请求时，将负载的开关机请求发送至主控制模块，主控制模块向电路控制器发送命令，电路控制器控制对应的电路环形四点式开关接通一个负载、电网和一个逆变器模块，并且控制并网开关的开启和关闭。

本发明的有益效果是：本发明的一种光伏发电多功能控制方法根据蓄电池模块内部电量Q的值来确定其是否储存多余电量，蓄电池模块充满时把多余电量送入电网，防止能源浪费。

在光伏发电板和逆变器模块之间设置稳压器模块，以防止逆变器模块损坏和逆变器模块输出功率不稳定造成负载损坏。

在光伏电池板对蓄电池模块进行充电时停止稳压器工作，减少电量损耗，提高太阳能转换效率。

通过对光伏发电板状态进行判断，来对各个光伏发电板进行合理的输出连接，保证负载所需功率的稳定供给。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种光伏发电多功能控制系统的模块图；

图2为本发明的一种光伏发电多功能控制系统的光伏控制模块的结构示意图；

图3为本发明的一种光伏发电多功能控制系统的光伏控制模块的电路控制模块的结构示意图；

图4为本发明的一种光伏发电多功能控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种光伏发电多功能控制方法的实施例，如图4所示，

一种光伏发电多功能控制方法包括：

S100，获取每个光伏发电板的状态信息；

若光伏发电板属于第一类型，则使属于第一类型的每个光伏发电板与对应的逆变器模块接通；

若光伏发电板属于第二类型或第三类型或第四类型，则使属于第二类型和/或第三类型和/或第四类型的每个光伏发电板与对应的一个蓄电池模块接通，蓄电池模块充满电后与对应的逆变器模块连接。

S200，获取负载的开关信息；

若负载处于关闭状态，则使对应的逆变器模块与电网接通；

若负载请求开启，则检测请求开启的负载的功率P1；

S300，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块的功率P2；

若P1小于或等于P2，则使该负载与对应的逆变器模块接通，对负载供电，实现自发自用；

S400，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q；

若蓄电池模块的蓄电量Q小于第一预设阀值，则使该蓄电池模块与对应的光伏发电板接通，对该蓄电池模块充电，且与蓄电池模块接通的光伏发电板与对应的逆变器模块断开，节省电能的损耗。具体地，第二类型的光伏发电板为过热状态的光伏发电板；第三类型的光伏发电板为老化状态的光伏发电板；第四类型的光伏发电板为非全功状态下的光伏发电板；第四发电板为除第二类型、第三类型和第四类型以外的正常工作状态的光伏发电板。

若蓄电池模块的蓄电量Q大于或等于第一预设阀值，则使与请求开启的负载对应的逆变器模块仍与电网接通，将光伏发电板产生的电经逆变器模块转换后输送到电网上，以实现余额上网。

具体的，第一预设阀值为蓄电池模块满电量的95％。

在其中一个实施例中，步骤S300中，若P1大于P2，则包括：

S310，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q；

若蓄电池模块的蓄电量Q小于第二预设阀值，使请求开启的负载与电网接通，使负载使用市电，且该蓄电池模块与对应的光伏发电板接通，对蓄电池模块进行充电；与蓄电池模块接通的光伏发电板与逆变器模块断开，节省电能的损耗。具体地，第二预设阀值为蓄电池模块满电量的20％。

S311，对蓄电池模块进行充电第一预设时间后，再次获取请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q；

若蓄电池模块的蓄电量Q仍小于第一预设阀值，则使光伏发电板继续对该蓄电池模块进行充电；

若蓄电池模块的蓄电量Q达到第一预设阀值，则使该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通；

该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通后还包括：

S312，获取P1和P2的信息；

若P1小于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块接通

若P1大于或等于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块和电网均连通，此时逆变器模块中的电来自于蓄电池模块；

其中一个实施例中，步骤S310中，获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的蓄电量Q后，若蓄电量Q大于或等于第二预设阀值，还包括：

S313，使该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通；

当该蓄电池模块和对应的逆变器模块接通后还包括：

S314，获取P1和P2的信息；

若P1小于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块接通，使逆变器模块对负载供电，此时逆变器模块中的电来自于蓄电池模块；

若P1大于或等于P2，则使请求开启的负载与对应的逆变器模块和电网均接通。

其中一个实施例中，在每个光伏发电板与对应的逆变器模块接通时对从光伏发电板输向逆变器模块的电进行稳压，防止逆变器模块因电压不稳定而损坏。

其中一个实施例中，在步骤S312和S314中请求开启的负载与对应的逆变器模块接通后，还包括：在第二预设时间后，再次获取P2值，若P2大于0则继续使请求开启的负载与对应的逆变器模块和电网均接通，若P2为0，则使请求开启的负载接通电网。

其中一个实施例中，在步骤S100中，获取的每个光伏发电板的状态信息包括温度T、光强C、电流I、电压U和光伏发电板的编号N；

S120，计算得到分析数据(T，C，R，N)，其中R＝U/I为光伏发电板内阻；

S130，与预设参数(T0，C0，R0)进行比较，其中T0为温度阈值，C0为光强阈值，R0为内阻阈值；

若光伏发电板的内阻R大于R0且温度T大于T0时，则光伏发电板属于第二类型；

若光伏发电板的内阻R大于R0且温度T小于T0时，则光伏发电板属于第三类型；若光强C小于C0时，则光伏发电板属于第四类型，不属于第二类型、第三类型和第四类型的光伏电板属于第一类型。

其中一个实施例中，若光伏发电板属于第二类型时，则对属于第二类型的光伏发电板进行降温。

其中一个实施例中，若光伏电板属于第三类型，则将属于第三类型的光伏发电板的编号N推送用户，提醒用户及时更换。

如图1至图3所示，一种光伏发电多功能控制系统包括：

光伏发电模块、光伏控制模块、蓄电池模块、逆变器模块、信息获取模块、主控制模块、电网、电路控制模块、负载、电量获取模块、稳压模块和并网开关。光伏发电模块包括多个光伏发电板，每个光伏发电板与光伏控制模块连接，蓄电池模块有多个，每个蓄电池模块一个光伏发电板对应设置，每个蓄电池模块的输入端和逆变器模块的输入端均与光伏控制模块连接；光伏控制模块与主控制模块连接。

逆变器模块有多个，每个逆变器模块与一个光伏发电板对应设置，每个逆变器模块的输出端与电路控制模块连接；

信息获取模块用于获取每个光伏发电板的状态信息；并将获取的每个光伏发电板的状态信息传递至光伏控制模块，光伏控制模块将每个光伏发电板的状态信息传递至主控制模块，主控制模块判断每个光伏发电板的所属类型，并根据每个光伏发电板的所属类型控制光伏发电板的接通方式，若光伏发电板属于第一类型，则使属于第一类型的光伏发电板与对应的逆变器模块接通；若光伏发电板属于第二类型或第三类型或第四类型，则使属于第二类型和/或第三类型和/或第四类型的光伏发电板与对应的蓄电池模块接通，使光伏板产生的电存储到蓄电池模块中，蓄电池模块充满电后与对应的逆变器模块连接。

电路控制模块用于获取每个负载的开关信息，在负载不工作时逆变器模块与电网接通。电路控制模块检测到负载请求开启时开始检测负载的功率P1以及逆变器模块的功率P2，并将P1和P2的信息传递至主控制模块，主控制模块比较P1和P2的大小；

电量获取模块用于获取与请求开启的负载对应的逆变器模块所对应的蓄电池模块的电量，并将获取的蓄电池模块的电量Q的信息传递至主控制模块；

主控制模块根据P1和P2的大小以及对应的蓄电池模块的电量Q的信息向电路控制模块和光伏控制模块发送指令，光伏控制模块控制与请求开启的负载对应的光伏发电板和蓄电池模块的连接方式、光伏发电板与逆变器模块的连接方式以及蓄电池模块和逆变器模块的接通方式。电路控制模块控制与请求开启的负载对应的逆变器模块与电网的连接方式、负载与电网的连接方式，以及负载与逆变器模块的连接方式。

稳压模块有多个，每个稳压模块与一个光伏发电板和一个逆变器模块连接，用于在光伏发电板与逆变器模块接通时对从光伏发电板输向逆变器模块的电进行稳压；

并网开关用于控制负载模块和电网的接通，并网开关开启时，负载与电网接通，并网开关关闭时，负载与电网断开。

光伏控制模块设置有光伏控制器和多个光伏环形四点式开关，每个光伏环形四点式开关与一个光伏发电板对应设置，每个光伏环形四点式开关外侧为一绝缘环，绝缘环上设置有四个金属触点，四个金属触点等间距的分布在绝缘环的圆弧上；绝缘环内部设置有正方形开关，正方形开关包括一条边由导电金属制成，另外三条边为绝缘材料制成；正方形开关的中心设置有电机，电机可以带动正方形开关转动；正方形开关具有四个旋转位置，当正方形开关处于四个旋转位置中的一个时，正方形开关的由导电金属制成的边正好接通绝缘环上的两个金属触点。

光伏环形四点式开关的四个金属触点分别连接一个蓄电池模块、一个稳压器模块、一个逆变器模块和一个光伏发电板；光伏控制器连接光伏环形四点式开关的电机，进而控制光伏环形四点式开关的连接状态。

电路控制模块包括电路控制器和多个电路环形四点式开关，每个电路环形四点式开关与一个逆变器模块对应设置，每个电路环形四点式开关和光伏环形四点式开关结构相同，电路环形四点式开关的三个金属触点分别连接蓄电池模块、电网和负载，另一个金属触点为空点。用电控制器连接电路环形四点式开关的电机，进而控制电路环形四点式开关的连接状态。电路控制模块检测负载开启请求时，将负载的开关机请求发送至主控制模块，主控制模块将电路控制器发送命令，电路控制器控制对应的电路环形四点式开关接通一个负载、电网和一个逆变器模块，并且控制并网开关的开启和关闭。

具体地，信息获取模块获取每个光伏发电板的状态信息，状态信息包括温度、光强、电流、电压和光伏发电板的编号；并形成检测数据(T，C，I，U，N)，其中T表示光伏发电板的温度，C表示光伏发电板接收的光强，I表示光伏发电板输出的电流强度，U表示光伏发电板的输出电压，N为光伏发电板的编号，并将其发送至光伏控制模块；光伏控制模块将检测数据(T，C，I，U，N)发送至主控制模块。主控制模块将检测数据(T，C，I，U，N)计算得到分析数据(T，C，R，N)，其中R＝U/I为光伏发电板内阻；主控制模块内部预存有控制数据(T0，C0，R0)，其中T0为温度阈值，C0为光强阈值，R0为内阻阈值，主控制模块将检测数据(T，C，R)与预设参数(T0，C0，R0)进行比较。

若光伏发电板的内阻R大于R0且温度T大于T0时，则光伏发电板属于第二类型，属于第二类型的光伏发电板为过热状态。若光伏发电板的内阻R大于R0且温度T小于T0时，则光伏发电板属于第三类型，属于第三类型的光伏发电板为老化状态；若光强C小于C0时，则光伏发电板属于第四类型，属于第四类型的光伏电板为非全功状态，不属于第二类型、第三类型和第四类型的光伏电板属于第一类型，第一类型的光伏电板为正常且全功状态。

主控制模块将每个光伏发电板所属的类型信息传递至光伏控制器，光伏控制通过控制连接光伏环形四点式开关的电机，进而控制光伏环形四点式开关的连接状态。若光伏发电板属于第一类型，则光伏控制器控制属于第一类型的光伏发电板与逆变器模块接通。

若光伏发电板属于第二类型或第三类型或第四类型，则光伏控制器控制属于第二类型和/或第三类型和/或第四类型的光伏发电板与蓄电池模块接通。蓄电池模块充满电后将信号传递至光伏控制模块，光伏控制模块控制蓄电池模块与逆变器模块连接。

每个光伏发电板上还设置有降温组件，用于对属于第二类型的光伏电板进行降温。具体地，降温组件包括散热器，当主控制模块检测到光伏发电板属于第二类型时，主控制模块控制光伏发电板对应的散热器对光伏发电板进行散热。

主控机设置有屏幕，屏幕可显示处于老化状态的光伏发电板的编号N，供维护人员进行检修。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。