CN106712698A - 一种多阶混合太阳能电池阵及其组合供电方法 - Google Patents

一种多阶混合太阳能电池阵及其组合供电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多阶混合太阳能电池阵及其组合供电方法，所述多阶混合太阳能电池阵包括太阳能电池、DC/DC变换器、储能电池、负载设备，其特征在于：多个太阳能电池组成一个太阳能电池模块，所述多阶混合太阳能电池阵的毎一阶太阳能电池阵均包含一个或多个太阳能电池阵模块，上一阶太阳能电池阵与下一阶太阳能电池阵相比，包含更少的太阳能电池阵模块且每个太阳能电池阵模块包含更多的太阳能电池。本发明的多阶混合太阳能电池阵可根据负载所需功率大小，自由选择合适的太阳能电池阵模块向负载供电。

Description

一种多阶混合太阳能电池阵及其组合供电方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池阵组合方案，特别是涉及一种多阶混合太阳能电池阵组合方案。
背景技术
太阳能电池阵电源***，即用单体太阳能电池组成方阵将光能转换成电能的电源***。通常将太阳能电池阵、蓄电池组和电源控制设备共同组成一种混合式的太阳能电池阵。多个带盖片的单体太阳能电池按供电要求以串、并联方式组成太阳能电池阵方阵。
传统太阳能电池阵组合方案一般是由太阳能电池串联组成太阳能电池组，各个太阳能电池组并联组成电池阵列，然后向外界供电。此种组合方案输出电压单一，对DC/DC变换器性能要求高，不能适应多种功率负载。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多阶混合太阳能电池阵组合方案，此方案可根据负载所需功率大小，自由选择合适的某阶太阳能电池阵模块向负载供电；此方案中向负载供电的太阳能电池阵模块输出端的DC/DC变换器有两种工作模式，DC/DC变换器可根据负载功率的变化调整工作模式。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多阶混合太阳能电池阵，包括多个太阳能电池、多个DC/DC变换器、多个储能电池、多个负载设备，其特征在于：多个太阳能电池组成一个太阳能电池模块，所述多阶混合太阳能电池阵的毎一阶太阳能电池阵均包含一个或多个太阳能电池阵模块，上一阶太阳能电池阵与下一阶太阳能电池阵相比，包含更少的太阳能电池阵模块且每个太阳能电池阵模块包含更多的太阳能电池。
优选的，任意一阶太阳能电池阵中的太阳能电池阵模块均可独立向负载设备供电。
优选的，多块太阳能电池串联组成一个太阳能电池组，多个太阳能电池组并联组成一个太阳能电池阵模块，不同阶数中的太阳能电池阵模块由不同数量的太阳能电池组合而成。
优选的，每个太阳能电池阵模块输出端配置有一个DC/DC变换器，所述DC/DC变换器集成有MPPT太阳能控制器，每个太阳能电池阵模块均通过DC/DC变换器独立向负载设备供电。
优选的，所述DC/DC变换器有两种工作模式：当负载处于大功率工作模式时，DC/DC变换器工作在MPPT模式；当负载功率需求小时，DC/DC变换器工作在非最大功率点。
本发明进一步包括如下技术方案：
采用上述多阶混合太阳能电池阵的组合供电方法，包括以下步骤：
S1、(s+t)×y个太阳能电池组合成一个s+t行y列的太阳能电池模块，形成第一阶太阳能电池阵，第一阶太阳电池阵包含一个太阳能电池模块；
S2、第一阶太阳能电池阵中的太阳能电池模块输出电压至第一DC/DC变换器1，向第一储能电池储存能量，最终驱动第一用电设备；
S3、从(s+t)×y个太阳能电池中选取s×m个太阳能电池组成第二阶太阳能电池阵的第一个太阳能电池模块；
S4、第二阶太阳能电池阵中的第一个太阳能电池模块输出电压至第二DC/DC变换器，向第二储能电池储存能量，最终驱动第二用电设备；
S5、从(s+t)×y个太阳能电池中选取t×(y-n)个太阳能电池组成第二阶太阳能电池阵的第二个太阳能电池模块；
S6、第二阶太阳能电池阵中的第二个太阳能电池模块输出电压至第三DC/DC变换器，向第三储能电池储存能量，最终驱动第三用电设备；
S7、重复上述步骤，构建下一阶太阳能电池阵的太阳能电池阵模块，并输出电压。
优选的，所述步骤S1具体包括：(s+t)×y个太阳能电池按照s+t行y列的方式排成阵列，其中，每一行中的y个太阳能电池串联，共组成s+t个太阳能电池组，这s+t个太阳能电池组并联，形成第一阶太阳能电池阵的一个太阳能电池模块，此太阳能电池模块包含(s+t)×y个太阳能电池。
优选的，所述步骤S3具体包括：(s+t)×y的太阳能电池阵列的第1行太阳能电池中第1列至第m列太阳能电池串联，组成一个太阳能电池组，第1行至第s行共组成s个太阳能电池组，这s个太阳能电池组并联，形成第二阶太阳能电池阵中的第一个太阳能电池阵模块，此太阳能电池阵模块包含s×m个太阳能电池。
优选的，所述步骤S5具体包括：(s+t)×y的太阳能电池阵列的第s+1行中第n+1列至第y列太阳能电池串联，组成一个太阳能电池组，第s+1行至第s+t行共组成t个太阳能电池组，这t个太阳能电池组并联，形成第二阶太阳能电池阵中的第二个太阳能电池阵模块，此太阳能电池阵模块包含t×(y-n)个太阳能电池。
优选的，所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第三DC/DC变换器均集成有MPPT太阳能控制器，当相应的用电设备所需功率大时，DC/DC变换器工作在作在MPPT状态；当相应的用电设备所需功率小时，DC/DC变换器工作在非最大功率点。
本发明的优点在于：
第一、本发明的多阶混合太阳能电池阵不同输出端口对应不同的需求功率，可根据负载功率大小灵活选取相应太阳能电池阵模块；
第二、本发明的多阶混合太阳能电池阵不同阶太阳能电池阵模块中的串联电池组中串联电池的个数不同，输出电压多样，可根据负载电压大小选择电压相近的太阳能电池阵模块，相对于传统太阳能电池阵组合方案单一高电压输出端口，可有效降低对DC/DC变换器工作性能要求；
第三、每个太阳能电池阵模块可独立向外供电，增加***冗余，提高***可靠性；
第四、DC/DC变换器可根据负载所需功率大小调整工作模式，有效满足负载功率需求，当负载处于大功率工作模式时，DC/DC变换器工作在MPPT模式，当负载功率需求小时，DC/DC变换器工作在非最大功率点。
附图说明
附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的一种多阶混合太阳能电池阵的连接示意图。
图中标号说明如下：
1.第一DC/DC变换器 2.第一储能电池 3.第一用电设备
4.第二DC/DC变换器 5.第二储能电池 6.第二用电设备
7.第三DC/DC变换器 8.第三储能电池 9.第三用电设备
图中括号内的数字与字母表示太阳能电池阵中太阳能电池的行号和列号，例如，(1,1)表示第一行第一列太阳能电池，(s+t,y)表示第s+t行第y列太阳能电池。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例共有s+t行y列太阳能电池，其中，每一行中的y个太阳能电池串联，共组成s+t个太阳能电池组，这s+t个太阳能电池组并联，形成第一阶太阳能电池阵，第二阶太阳电池阵有一个太阳能电池模块，此太阳能电池模块包含(s+t)×y个太阳能电池。
第一阶太阳能电池阵中的太阳能电池模块输出电压至第一DC/DC变换器1，向第一储能电池1储存能量，最终驱动第一用电设备3。
本实施例中，第1行太阳能电池中第1列至第m列太阳能电池串联，组成一个太阳能电池组，第1行至第s行共组成s个太阳能电池组，这s个太阳能电池组并联，形成第二阶太阳能电池阵中的一个太阳能电池阵模块，此太阳能电池阵模块包含s×m个太阳能电池。
第二阶太阳能电池阵中的第一个太阳能电池模块输出电压至第二DC/DC变换器4，向第二储能电池5储存能量，最终驱动第二用电设备6。
本实施例中，第s+1行中第n+1列至第y列太阳能电池串联，组成一个太阳能电池组，第s+1行至第s+t行共组成t个太阳能电池组，这t个太阳能电池组并联，形成第二阶太阳能电池阵中的第二个太阳能电池阵模块，此太阳能电池阵模块包含t×(y-n)个太阳能电池。
第二阶太阳能电池阵中的第二个太阳能电池模块输出电压至第三DC/DC变换器7，向第三储能电池8储存能量，最终驱动第三用电设备9。
其中，第一DC/DC变换器1集成有MPPT太阳能控制器，当第一用电设备2所需功率大时第一DC/DC变换器1工作在作在MPPT状态；当第一用电设备2所需功率小时第一DC/DC变换器1工作在非最大功率点。
其中，第一用电设备3的额定电压与第一阶太阳能电池阵中的太阳能电池阵电池模块输出电压最接近。
其中，第二DC/DC变换器4集成有MPPT太阳能控制器，当第二用电设备6所需功率大时第二DC/DC变换器4工作在作在MPPT状态；当第二用电设备6所需功率小时第二DC/DC变换器4工作在非最大功率点。
其中，第二用电设备6的额定电压与第二阶太阳能电池阵中的第一太阳能电池阵电池模块输出电压最接近。
其中，第三DC/DC变换器7集成有MPPT太阳能控制器，当第三用电设备9所需功率大时第三DC/DC变换器7工作在作在MPPT状态；当第三用电设备9所需功率小时第三DC/DC变换器7工作在非最大功率点。
其中，第三用电设备9的额定电压与第二阶太阳能电池阵中的第二太阳能电池阵电池模块输出电压最接近。
应当指出，本实施例仅示例性说明本发明的应用方法，而非用于限制本发明。任何熟悉此种技术的使用人员，均可在不违背此发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种多阶混合太阳能电池阵，包括多个太阳能电池、多个DC/DC变换器、多个储能电池、多个负载设备，其特征在于：多个太阳能电池组成一个太阳能电池模块，所述多阶混合太阳能电池阵的毎一阶太阳能电池阵均包含一个或多个太阳能电池阵模块，上一阶太阳能电池阵与下一阶太阳能电池阵相比，包含更少的太阳能电池阵模块且每个太阳能电池阵模块包含更多的太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的多阶混合太阳能电池阵，其特征在于：任意一阶太阳能电池阵中的太阳能电池阵模块均可独立向负载设备供电。
3.根据权利要求1所述的多阶混合太阳能电池阵，其特征在于：多块太阳能电池串联组成一个太阳能电池组，多个太阳能电池组并联组成一个太阳能电池阵模块，不同阶数中的太阳能电池阵模块由不同数量的太阳能电池组合而成。
4.根据权利要求2所述的多阶混合太阳能电池阵，其特征在于：每个太阳能电池阵模块输出端配置有一个DC/DC变换器，所述DC/DC变换器集成有MPPT太阳能控制器，每个太阳能电池阵模块均通过DC/DC变换器独立向负载设备供电。
5.根据权利要求4所述的多阶混合太阳能电池阵，其特征在于：所述DC/DC变换器有两种工作模式：当负载处于大功率工作模式时，DC/DC变换器工作在MPPT模式；当负载功率需求小时，DC/DC变换器工作在非最大功率点。
6.一种组合供电方法，采用权利要求1-5任一项所述的多阶混合太阳能电池阵，所述组合供电方法包括以下步骤：
S1、(s+t)×y个太阳能电池组合成一个s+t行y列的太阳能电池模块，形成第一阶太阳能电池阵，第一阶太阳电池阵包含一个太阳能电池模块；
S2、第一阶太阳能电池阵中的太阳能电池模块输出电压至第一DC/DC变换器1，向第一储能电池储存能量，最终驱动第一用电设备；
S3、从(s+t)×y个太阳能电池中选取s×m个太阳能电池组成第二阶太阳能电池阵的第一个太阳能电池模块；
S4、第二阶太阳能电池阵中的第一个太阳能电池模块输出电压至第二DC/DC变换器，向第二储能电池储存能量，最终驱动第二用电设备；
S5、从(s+t)×y个太阳能电池中选取t×(y-n)个太阳能电池组成第二阶太阳能电池阵的第二个太阳能电池模块；
S6、第二阶太阳能电池阵中的第二个太阳能电池模块输出电压至第三DC/DC变换器，向第三储能电池储存能量，最终驱动第三用电设备；
S7、重复上述步骤，构建下一阶太阳能电池阵的太阳能电池阵模块，并输出电压。
7.根据权利要求6的组合供电方法，所述步骤S1具体包括：(s+t)×y个太阳能电池按照s+t行y列的方式排成阵列，其中，每一行中的y个太阳能电池串联，共组成s+t个太阳能电池组，这s+t个太阳能电池组并联，形成第一阶太阳能电池阵的一个太阳能电池模块，此太阳能电池模块包含(s+t)×y个太阳能电池。
8.根据权利要求6的组合供电方法，所述步骤S3具体包括：(s+t)×y的太阳能电池阵列的第1行太阳能电池中第1列至第m列太阳能电池串联，组成一个太阳能电池组，第1行至第s行共组成s个太阳能电池组，这s个太阳能电池组并联，形成第二阶太阳能电池阵中的第一个太阳能电池阵模块，此太阳能电池阵模块包含s×m个太阳能电池。
9.根据权利要求6的组合供电方法，所述步骤S5具体包括：(s+t)×y的太阳能电池阵列的第s+1行中第n+1列至第y列太阳能电池串联，组成一个太阳能电池组，第s+1行至第s+t行共组成t个太阳能电池组，这t个太阳能电池组并联，形成第二阶太阳能电池阵中的第二个太阳能电池阵模块，此太阳能电池阵模块包含t×(y-n)个太阳能电池。
10.根据权利要求6的组合供电方法，所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第三DC/DC变换器均集成有MPPT太阳能控制器，当相应的用电设备所需功率大时，DC/DC变换器工作在作在MPPT状态；当相应的用电设备所需功率小时，DC/DC变换器工作在非最大功率点。
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