CN104284494A - 光伏led直流供电控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏LED直流供电控制系统,包括光伏阵列、控制器、储能电池、驱动控制模块、LED负载、并网逆变器及公共电网;其中,控制器与所述光伏阵列连接,用于对光伏阵列输出的直流电进行电压转换为储能电池充电,以及检测储能电池的电量,当储能电池的电量饱和后,光伏阵列将多余电能输入至并网逆变器;驱动控制模块与储能电池连接,用于将储能电池输出的输出电压进行电压转换为LED负载供电;并网逆变器与光伏阵列及公共电网连接,用于光伏阵列输出的多余电能进行逆变转换形成交流电输送至公共电网。本发明真正实现直流直供,减少转换环节,达到环保、节能的效果,同时,具体有调峰等功能。

Description

光伏LED直流供电控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及LED照明技术领域,特别涉及一种光伏LED直流供电控制系统。
背景技术
[0002] 节能环保是当前时代倡导的时代主题,而针对节能环保主题所提出的新能源利用问题是目前亟待解决的问题。新能源(NE)又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式。例如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。此外,新型光源也是节能环保的主要举措之一,例如人们熟知的LED光源,因具有效率高、寿命长、节能环保等特点而得以广泛地推广应用,即将成为下一代照明的主流光源。
[0003] 然而,目前的LED照明主要是以市电供电为主,市电通过降压、整流后用于驱动LED灯具,主要有以下问题:(I)市电是交流电,而LED灯具是直流负载,这就需要将市电经过一系列的转化才能供给LED灯具,这个过程环节多、效率低且易发生故障;(2)将市电转化为提供LED灯具的电源,会因为电网电压的波动造成LED工作电压的变化,从而造成驱动电流的变化,电流精度很低,就会降低LED的优越性能,缩短使用寿命。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少解决上述现有技术存在的技术问题之一。
[0005] 为此,本发明的目的在于提供一种光伏LED直流供电控制系统,该控制系统实现直流直供,减少转换环节,达到环保、节能的效果等。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供的光伏LED直流供电控制系统,包括光伏阵列、控制器、储能电池、驱动控制模块、LED负载、并网逆变器及公共电网;
[0007] 所述光伏阵列用于将太阳能转换为直流电;
[0008] 所述控制器与所述光伏阵列连接,用于对所述光伏阵列输出的直流电进行电压转换形成充电电压为所述储能电池充电;以及检测所述储能电池的电量,当所述储能电池的电量饱和后,所述光伏阵列将多余电能输入至所述并网逆变器;
[0009] 所述驱动控制模块与所述储能电池连接,用于将所述储能电池输出的输出电压进行电压转换形成LED驱动电压为所述LED负载供电;
[0010] 所述并网逆变器与所述光伏阵列及公共电网连接,用于将所述光伏阵列输出的多余电能进行逆变转换形成交流电输送至公共电网。
[0011] 优选地,还包括双向逆变器,所述双向逆变器连接于所述储能电池与公共电网之间,用于将所述公共电网输出的输出电压进行电压转换形成充电电压为所述储能电池充电;或者将所述所述储能电池输出的直流电压转换为交流电输送至公共电网。
[0012] 优选地,所述并网逆变器还用于检测所述公共电网的频率及幅值,当所述频率及幅值大于设定值时,所述并网逆变器自动断电以停止工作。
[0013] 优选地,所述并网逆变器与所述公共电网之间连接有单向电能表,用以记录所述光伏阵列向所述公共电网输送的电能数据。
[0014] 优选地,所述双向逆变器与所述公共电网之间连接有双向电能表,用于记录所述储能电池向所述公共电网输送的电能数据以及所述公共电网向所述储能电池提供的电能数据。
[0015] 优选地,还包括远程监控终端,所述远程监控终端与所述控制器、并网逆变器、双向逆变器无线通信连接,用于接收所述控制器、并网逆变器、双向逆变器上传的相关数据并根据所述相关数据对所述控制器、并网逆变器、双向逆变器进行控制管理。
[0016] 根据本发明提供的光伏LED直流供电控制系统,通过光伏阵列向储能电池充电,再通过储能电池给LED负载提供稳定的直流电能,真正实现直流直供,减少转换环节,达到环保、节能的效果。同时,采用光伏阵列、储能电池、并网逆变器、双向逆变器及公共电网组成一个能源系统,可以维持储能电池充电放电的能量平衡,保证储能电池电压稳定,从而为LED的高精度驱动电流的控制提供保证。此外,光伏阵列、储能电池、并网逆变器、双向逆变器及公共电网组成的能源系统,还具有调峰功能,利用晚间公共电网谷电时间对储能电池充电,而在白天用电高峰时对公共电网输送电能,一定程度上缓解用电压力。
附图说明
[0017] 图1是本发明一实施例光伏LED直流供电控制系统的结构示意图;
[0018] 图2是本发明另一实施例光伏LED直流供电控制系统的结构示意图;
[0019] 图3是本发明又一实施例光伏LED直流供电控制系统的结构示意图。
[0020] 附图标记:
[0021] 10:光伏阵列;
[0022] 20:控制器;
[0023] 30:并网逆变器;
[0024] 40:储能电池;
[0025] 50:公共电网;
[0026] 60:驱动控制模块;
[0027] 70 =LED 负载;
[0028] 80:双向逆变器;
[0029] 90:单向电能表;
[0030] 100:双向电能表。
具体实施方式
[0031] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0032] 参照图1所示,本发明实施例提供了一种光伏LED直流供电控制系统,包括光伏阵列10、控制器20、储能电池40、驱动控制模块60、LED负载70、并网逆变器30及公共电网50。
[0033] 具体的,光伏阵列10用于将太阳能转换为直流电。也就是说,本发明利用太阳能转换的电能作为系统的电能来源。该光伏阵列10可以采用太阳能光伏阵列。
[0034] 控制器20与光伏阵列10连接,用于对光伏阵列10输出的直流电进行电压转换形成充电电压为所述储能电池40充电;以及检测所述储能电池40的电量,当所述储能电池40的电量饱和后,所述光伏阵列10将多余电能输入至所述并网逆变器30。
[0035] 本实施例中,控制器20具有最大功率追踪功能,能够保证光伏阵列10全天时、全天候的最大效率的工作。一般的,由于在白天情况下的太阳能光照充足,所以储能电池40在一定时间内会充电饱和,而光伏阵列10继续转换产生的电能即为多余电能,该部分的多余电能可以输入至并网逆变器30。
[0036] 驱动控制模块60与所述储能电池40连接,用于将所述储能电池40输出的输出电压进行电压转换形成LED驱动电压为所述LED负载70供电。
[0037] 并网逆变器30与光伏阵列10及公共电网50连接,用于将光伏阵列10输出的多余电能进行逆变转换形成交流电输送至公共电网50。也就是说,当储能电池40充满电以后,光伏阵列10产生的多余电能,可以通过并网逆变器30进行逆变转换,将直流的多余电能转换成和公共电网50同频同相的交流电,并以电流源的形式输送至公共电网50,如此,实现对太阳能的充分利用。
[0038] 根据本发明实施例提供的光伏LED直流供电控制系统,通过光伏阵列10向储能电池40充电,再通过储能电池40给LED负载70提供稳定的直流电能,真正实现直流直供,减少转换环节,达到环保、节能的效果。同时,多余电能又可以通过并网逆变器30转换后输入至公共电网50,如此,可以充分利用太阳能,也缓解公共电网50用电压力,尤其是在白天,一般白天为用电高峰,通过将多余电能输送至公共电网50,可以缓解用电压力。
[0039] 参照图2所示,在本发明的另一个实施例中,本发明还包括双向逆变器80,该双向逆变器80连接于储能电池40与公共电网50之间。用于在满足第一设定条件时,将公共电网50输出的输出电压进行电压转换形成充电电压为储能电池40充电;以及在满足第二设定条件时,将所述储能电池40输出的直流电压转换为交流电输送至公共电网50。也就是说,双向逆变器80根据具体需要,既可以将公共电网50输出的交流电转换成与储能电池40相匹配的充电电压而为储能电池40充电,也可以将储能电池40输出的直流电转换成与公共电网50同频同相的交流电而为公共电网50供电。例如,储能电池40电量不足,并且处于阴雨天气时,可以通过公共电网50向储能电池40充电。白天光伏阵列10输出功率大且储能电池40储能充足,这样可根据调度向公共电网50输出电能,缓解电网的压力。
[0040] 此外,在夜间时间段(例如19:00—次日7:00)且储能电池40的电量低于设定值时,也就是说,在夜间时间段,由于该时间段不是用电高峰期,同时,LED负载70不断消耗储能电池40的电能,所以,在此时间段中,只要当储能电池40的电量过低,也就是低于设定值,则可以通过公共电网50为储能电池40充电,以保持储能电池40具有足够提供LED负载70使用的电量。
[0041] 而在白天时间段(例如7:00—19:00)且公共电网50的输出电压低于设定值时,也就是说,在白天时间段,由于该时间段为用电高峰期,公共电网50的输出电压拉低,不能满足一定区域内的用电需求,而此时的LED负载70在白天阶段,一般并不启用,因此,储能电池40中具有充足的电能,所以,在此时间段中,只要当公共电网50的输出电压过低,也就是低于设定值,则可以通过储能电池40为公共电网50充电,以提高公共电网50的带载能力,缓解用电高峰期的用电压力。
[0042] 换而言之,本实施例中,光伏阵列10、储能电池40、并网逆变器30、双向逆变器80及公共电网50组成一个能源系统,可以维持储能电池40充电放电的能量平衡,保证储能电池40电压稳定,从而为LED的高精度驱动电流的控制提供保证。此外,光伏阵列10、储能电池40、并网逆变器30、双向逆变器80及公共电网50组成的能源系统,还具有调峰功能,利用晚间公共电网50谷电时间对储能电池40充电,而在白天用电高峰时对公共电网50输送电能,一定程度上缓解用电压力。
[0043] 在本发明的一个具体实施例中,并网逆变器30还用于检测公共电网50的频率及幅值,当所述频率及幅值大于设定值时,所述并网逆变器30自动断电以停止工作。也就是说,当公共电网50的电压频率及幅值波动较大时,则认为公共电网50故障,并网逆变器30自动断电停止工作,如此,可以有效保护系统中的各个组成部分。
[0044] 参照图3所示,在发明的又一实施例中,并网逆变器30与公共电网50之间连接有单向电能表,用以记录光伏阵列10向所述公共电网50输送的电能数据。也就是,通过该单向电能表90可以查看光伏阵列10产生的多余电量的数据。
[0045] 双向逆变器80与公共电网50之间连接有双向电能表100,用于记录所述储能电池40向所述公共电网50输送的电能数据以及所述公共电网50向所述储能电池40提供的电能数据。也就是,通过该双相电能表可以查看储能电池40为公共电网50提供的电能的数据以及公共电网50为储能电池40提供的电能的数据。
[0046] 在本发明的又一个实施例中,本发明还包括远程监控终端,该远程监控终端与控制器20、并网逆变器30、双向逆变器80无线通信连接,用于接收所述控制器20、并网逆变器30、双向逆变器80上传的相关数据并根据所述相关数据对所述控制器20、并网逆变器30、双向逆变器80进行控制管理。如此,控制器20、并网逆变器30、双向逆变器80可以将自身的数据及状态信息等上传至远程监控终端,以便于远程监控终端进行集中控制管理。
[0047] 当然,该远程监控终端也可以与上述实施例中单向电能表90及双向电能表100通信连接,单向电能表90及双向电能表100可以记录的电能数据上传至远程监控终端,以便于实时了解光伏阵列10产生的多余电量的数据,储能电池40为公共电网50提供的电能的数据以及公共电网50为储能电池40提供的电能的数据等等。
[0048] 综上所述,本发明提供的光伏LED直流供电控制系统,通过光伏阵列10向储能电池40充电,再通过储能电池40给LED负载70提供稳定的直流电能,真正实现直流直供,减少转换环节,达到环保、节能的效果。同时,采用光伏阵列10、储能电池40、并网逆变器30、双向逆变器80及公共电网50组成一个能源系统,可以维持储能电池40充电放电的能量平衡,保证储能电池40电压稳定,从而为LED的高精度驱动电流的控制提供保证。此外,光伏阵列10、储能电池40、并网逆变器30、双向逆变器80及公共电网50组成的能源系统,还具有调峰功能,利用晚间公共电网50谷电时间对储能电池40充电,而在白天用电高峰时对公共电网50输送电能,一定程度上缓解用电压力。
[0049] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种光伏LED直流供电控制系统,其特征在于,包括光伏阵列、控制器、储能电池、驱动控制模块、LED负载、并网逆变器及公共电网; 所述光伏阵列用于将太阳能转换为直流电; 所述控制器与所述光伏阵列连接,用于对所述光伏阵列输出的直流电进行电压转换形成充电电压为所述储能电池充电,以及检测所述储能电池的电量,当所述储能电池的电量饱和后,所述光伏阵列将多余电能输入至所述并网逆变器; 所述驱动控制模块与所述储能电池连接,用于将所述储能电池输出的输出电压进行电压转换形成LED驱动电压为所述LED负载供电; 所述并网逆变器与所述光伏阵列及公共电网连接,用于将所述光伏阵列输出的多余电能进行逆变转换形成交流电输送至公共电网。
2.根据权利要求1所述的光伏LED直流供电控制系统,其特征在于,还包括双向逆变器,所述双向逆变器连接于所述储能电池与公共电网之间,用于将所述公共电网输出的输出电压进行电压转换形成充电电压为所述储能电池充电,或者将所述所述储能电池输出的直流电压转换为交流电输送至公共电网。
3.根据权利要求1所述的光伏LED直流供电控制系统,其特征在于:所述并网逆变器还用于检测所述公共电网的频率及幅值,当所述频率及幅值大于设定值时,所述并网逆变器自动断电以停止工作。
4.根据权利要求1所述的光伏LED直流供电控制系统,其特征在于,所述并网逆变器与所述公共电网之间连接有单向电能表,用以记录所述光伏阵列向所述公共电网输送的电能数据。
5.根据权利要求2所述的光伏LED直流供电控制系统,其特征在于,所述双向逆变器与所述公共电网之间连接有双向电能表,用于记录所述储能电池向所述公共电网输送的电能数据以及所述公共电网向所述储能电池提供的电能数据。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光伏LED直流供电控制系统,其特征在于:还包括远程监控终端,所述远程监控终端与所述控制器、并网逆变器、双向逆变器无线通信连接,用于接收所述控制器、并网逆变器、双向逆变器上传的相关数据并根据所述相关数据对所述控制器、并网逆变器、双向逆变器进行控制管理。
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