CN104796066A - 一种家用太阳能供电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用太阳能供电方法及其装置，其方法包括：太阳能电池板将太阳能转换为电能，在最大输出功率状态下将电能通过转换器稳定电压后为蓄电池充电，当蓄电池电压接近峰值时采取脉冲式的涓流充电方法充电；蓄电池接入输入电路并将直流电输出至逆变电路，逆变电路将输入的直流电变换为交流电并输出电路输入至接有市电的家用负载；控制器实时检测蓄电池电压数据及逆变电路输出电压数据，并整理检测的数据与对比数值进行分析，若分析结果为异常情况则通过声光报警模块进行报警提示。采用本发明可有效提高蓄电池的工作性能，对电路进行实时保护，方便了用户生活，节约能源。

Description

一种家用太阳能供电方法及其装置

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及的是一种家用太阳能供电方法及家用太阳能供电装置。

背景技术

随着全球经济的发展，人类环境保护意识的增强以及传统能源的日益枯竭，人们迫切的需要寻找一种新型的清洁的能源以代替由煤炭，石油，天然气组成的传统能源。太阳能就是一种可再生的新型能源，太阳能发电，不会产生任何废料，也不会排放任何气体，对环境没有任何影响，是一种完完全全清洁的能源。

现有太阳能供电系统利用太阳能效率较低，采用单独供电系统使用起来较为不方便；另外在太阳能电池为蓄电池充电过程中会因为太阳光照射强烈造成蓄电池电量过满对蓄电池寿命造成影响，在蓄电池供应家用负载用电时会出现过放电，出现使蓄电池再次充电时难以充满情况。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种家用太阳能供电方法及其装置，通过逆变器的最大功率点跟踪MPPT（最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking））模块最大效率的利用太阳能，控制器可防止电路中发生异常情况。

本发明的技术方案如下：

一种家用太阳能供电方法，包括步骤：

A、太阳能电池板将太阳能转换为电能，在最大输出功率状态下将电能通过转换器稳定电压后为蓄电池充电，当蓄电池电压接近峰值时采取脉冲式的涓流充电方法充电；

B、所述蓄电池接入输入电路并将直流电输出至逆变电路，所述逆变电路将输入的直流电变换为交流电并对交流电经过调制、滤波和升压之后经过输出电路输入至接有市电的家用负载；

C、控制器实时检测蓄电池电压数据及逆变电路输出电压数据，并整理检测的数据与对比数值进行分析，若分析结果为异常情况则通过声光报警模块进行报警提示。

所述的家用太阳能供电方法，其中，所述步骤A具体为：

A1、太阳能电池板将太阳能转换为电能，在逆变电路的最大功率点跟踪MPPT模块作用下使太阳能电池板始终保持最大功率输出电能，所输出的电能通过转换器稳定电压后为蓄电池充电；

A2、当蓄电池电压接近峰值时采取脉冲式的涓流充电方法充电。

所述的家用太阳能供电方法，其中，所述步骤B具体为：

B1、所述蓄电池接入输入电路并将太阳能电池板输入的具有稳定电压的直流电输出至逆变电路；

B2、所述逆变电路将所述蓄电池输入的直流电变换为交流电，并对交流电经过调制、滤波和升压之后经过输出电路输入至接有市电的家用负载。

所述的家用太阳能供电方法，其中，所述步骤C具体为：

C1、当检测到蓄电池处于过充电状态时，控制器控制继电器开关断开所述蓄电池与所述天阳能电池板的连接。

C2、当检测到蓄电池处于过放电状态时，控制器控制PWM信号模块关闭逆变电路，并启用市电输入家用负载。

所述的家用太阳能供电方法，其中，所述步骤C还包括：

C3、当检测到蓄电池输出电压不稳定时，控制器控制转换器的BUCK电路及BOSST电路实现脉宽调整使所述蓄电池输出电压稳定。

所述的家用太阳能供电方法，其中，所述步骤C之前还包括步骤S：

S、预先设置对比数值，所述对比数值具体为：欠压临界点42V，正常工作基准点48V，过压临界点55V。

本发明还提供一种家用太阳能供电装置，包括：

一太阳能电池板，用于吸收太阳光能，并将太阳光能转换成电能；

一转换器，电连接所述太阳能电池板，用于调节稳定所述太阳能电池板输出电压的稳定性；

一蓄电池，电连接所述转换器，用于储存太阳能电池板输出的电能；

一逆变器，电连接所述蓄电池，用于将所述蓄电池输出的直流电变换成适合于家用太阳能负载用的交流电；

一控制器，信号电连接所述转换器、蓄电池和逆变器，用于保护电路，处理异常情况发生；

所述的家用太阳能的供电装置，还包括一与控制器电连接的声光报警装置，用于通过不同颜色的警示灯和报警声音对用户进行预警。

所述的家用太阳能的供电装置，其中，所述逆变器包括最大功率点跟踪MPPT模块，用于使所述太阳能电池板始终处于最大功率输出电能。

所述的家用太阳能的供电装置，其中，所述控制器具体还包括：

PWM信号模块，用于控制逆变电路的闭合状态；

检测模块，用于检测所述蓄电池和逆变器端电压；

处理模块，用于处理检测模块检测到的电压数据并进行对比处理，判定电路异常情况，控制声光报警装置对用户进行预警。

本发明所提供的家用太阳能供电方法及其装置，由于控制器对电路的各组件进行检测和控制，能够避免蓄电池发生过充电或过放电现象，在对蓄电池充电时采用涓流式充电方法可有效提高蓄电池的工作性能；控制器分别通过控制转换器和逆变器的通断实现电路保护；将家用负载接入市电防止异常情况出现，为用户生活减少了麻烦。

附图说明

图1是本发明中家用太阳能供电方法的较佳实施例的流程图。

图2是本发明中家用太阳能供电方法的数据处理流程图。

图3是本发明中家用太阳能供电装置的较佳实施例的模块图。

图4是本发明中家用太阳能供电装置的较佳实施例的控制器组成模块图。

具体实施方式

本发明提供一种家用太阳能供电方法及其装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

详见图1，一种家用太阳能供电方法，包括步骤：

S100、太阳能电池板将太阳能转换为电能，在最大输出功率状态下将电能通过转换器稳定电压后为蓄电池充电，当蓄电池电压接近峰值时采取脉冲式的涓流充电方法充电。其中，采取脉冲式的涓流充电方法充电是采用低电流恒流充电，使蓄电池充电慢慢达到饱和状态。

S200、蓄电池接入输入电路并将直流电输出至逆变电路，逆变电路将输入的直流电变换为交流电并对交流电经过调制、滤波和升压之后经过输出电路输入至接有市电的家用负载。

S300、控制器实时检测蓄电池电压数据及逆变电路输出电压数据，并整理检测的数据与对比数值进行分析，若分析结果为异常情况则通过声光报警模块进行报警提示。

上述实施例提供了一种家用太阳能供电方法，为使上述实施例得到更好的说明，以下将对上述实施例作进一步说明。

太阳能电池板将太阳能转换为电能过程中，由于太阳能电池板的电能输出是随太阳辐射强度和太阳电池板自身温度（芯片温度）而变化的，以及太阳电池板具有输出电压随电流增大而下降的特性，造成太阳能利用效率较低。但在逆变电路中设置最大功率点跟踪MPPT模块，将能获取太阳能电池板最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是随着时间变化，太能能电池板的最佳工作点也是在变化的，相对于这些变化，始终让太阳电池板的工作点处于最大功率点，系统始终从太阳电池板获取最大功率输出，则能够最大效率的利用太阳能。 其中，其中，MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。

在保证太阳能电池板所输出的电能最大化情况下，通过转换器稳定太阳能电池板所输出的电能的电压后为蓄电池充电。为保证当蓄电池不发生过充电情况，控制器将实施检测蓄电池端电压，若蓄电池端电压达到48V时，采取脉冲式的涓流充电方法为蓄电池充电。

蓄电池所储存的电能通过输入电路将直流电输出至逆变电路，逆变电路将输入的直流电变换为交流电并对交流电经过调制、滤波和升压之后经过输出电路输入至接有市电的家用负载。

无论是在蓄电池处于充电状态还是为家用负载供电状态，控制器都将实时对蓄电池的端电压进行检测。

当检测到蓄电池处于过充电状态时，即蓄电池端电压超过55V，控制器控制继电器断开蓄电池与天阳能电池板的连接，停止为蓄电池充电，防止蓄电池发生过充电现象。

当检测到蓄电池处于欠压状态时，即蓄电池端电压低于42V，控制器控制PWM信号模块发送PWM信号关闭逆变电路，并启用市电输入家用负载，防止蓄电池发生过放电现象，并启用市电供电不妨碍用户正常使用。

当白天光照高于平时光照时，使太阳能电池版输出的电压过高时，控制器将控制转化器内部的BUCK电路调节脉宽对太阳能电池板输出电压降低，若因为光照不足时，控制器将控制BOSST电路调节脉宽对太阳能电池板输出电压升高。

进一步的，控制器将采集到的电压数据进行整理并将整理的数据与预先设置的对比数值进行比较，对比数值具体为：欠压临界点42V，正常工作基准点48V，过压临界点55V。其数据整理如表1所示：

表1：数据整理表

参照表1，控制器可控制声光报警模块对用户进行预警，如图2所示，如果采集到的数据等于 00H，则可判断电路处于开路状态声光报警模块产生出一个开路状态标志，红灯指示报警；如果采集到的数据≤B3H，说明检测到蓄电池的端电压≤42V，则可判断蓄电池处于欠压状态，声光报警模块产生一个欠压标志，红灯指示报警；如果 采集到的数据≥EAH，说明检测到蓄电池的端电压≥55V，则可判断蓄电池处于过压状态，声光报警模块产生一个过压标志，黄灯指示报警；如果采集到的数据在B3H-EAH之间，说明蓄电池42-55V之间，则可判断蓄电池处于正常工作状态，绿灯指示正常工作。

上述实施例提供了一家用太阳能供电方法，控制器对电路进行检测和控制，能够避免蓄电池发生过压或欠压现象，在对蓄电池充电时采用涓流式充电方法可有效提高蓄电池的工作性能。

基于上述实施例，本发明还提供一种家用太阳能的供电装置，如图3所示，其包括：

一太阳能电池板410，用于吸收太阳光能，并将太阳光能转换成电能；具体如上所述。

一转换器420，电连接太阳能电池板410，用于调节稳定太阳能电池板410输出电压的稳定性；具体如上所述。

一蓄电池430，电连接转换器420，用于储存太阳能电池板410输出的电能；具体如上所述。

一逆变器440，电连接蓄电池430，用于将蓄电池430输出的直流电变换成适合于家用太阳能负载用的交流电；具体如上所述。

一控制器450，信号电连接转换器420、蓄电池4300和逆变器440，用于保护电路，处理异常情况发生，具体如上所述。

上述的家用太阳能的供电装置，其中，还包括一与控制器450电连接的声光报警装置，用于通过不同颜色的警示灯和报警声音对用户进行预警，具体如上所述。

上述的家用太阳能的供电装置，其中，逆变器440包括最大功率点跟踪MPPT模块，用于使太阳能电池板始终处于最大功率输出电能，具体如上所述。

如图4所示，上述的家用太阳能的供电装置，其中，控制器450具体还包括：

PWM信号模块451，用于控制逆变电路的闭合状态；具体如上所述。

检测模块452，用于检测蓄电池和逆变器端电压；具体如上所述。

处理模块453，用于处理检测模块检测到的电压数据并进行对比处理，判定电路异常情况，控制声光报警装置对用户进行预警，具体如上所述。

为保证一个三口之家的用电量，假设每日用电量为十五度至二十度。作为优选的较佳实施例，其中太阳能电池板410可选用十块二百五十瓦的单晶硅太阳能电池板并联组成，逆变器440可选用机型为三千瓦的逆变器440，控制器450可选用48V、60A的大功率控制器450。

本发明蓄电池的选择是依据蓄电池的容量来选中的，蓄电池的容量Bc计算公式为：

  Bc=A×QL×NL×T0 / Cc Ah                                             

  = 1.4×160×3×1.2/0.7 Ah

  = 1152 Ah

  ≈ 1200 Ah

  式中：

  A为安全系数，取1.1-1.4之间;

  QL为负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数;

  NL为最长连续阴雨天数;

  T。为温度修正系数，一般在0℃以上取1；10℃以上取1.1；10℃以下取1.2；

  Cc为蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.70。

所以，蓄电池的选择为12V/1200AH，选用单体为12V/200AH, 2串3并，共计6块，形成24 V/600AH。

所以蓄电池430可选用电压为12V、容量为20AH的蓄电池430，

转换器420和声光报警装置可择优选用。

综上所述，本发明所提供的家用太阳能供电方法及其装置，由于控制器对电路的各组件进行检测和控制，能够避免蓄电池发生过充电或过放电现象，在对蓄电池充电时采用涓流式充电方法可有效提高蓄电池的工作性能；控制器分别通过控制转换器和逆变器的通断实现电路保护；将家用负载接入市电防止异常情况出现，为用户生活减少了麻烦。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种家用太阳能供电方法，其特征在于，包括步骤：

A、太阳能电池板将太阳能转换为电能，在最大输出功率状态下将电能通过转换器稳定电压后为蓄电池充电，当蓄电池电压接近峰值时采取脉冲式的涓流充电方法充电；

B、所述蓄电池接入输入电路并将直流电输出至逆变电路，所述逆变电路将输入的直流电变换为交流电并对交流电经过调制、滤波和升压之后经过输出电路输入至接有市电的家用负载；

C、控制器实时检测蓄电池电压数据及逆变电路输出电压数据，并整理检测的数据与对比数值进行分析，若分析结果为异常情况则通过声光报警模块进行报警提示。

2.根据权利要求1所述的家用太阳能供电方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

A1、太阳能电池板将太阳能转换为电能，在逆变电路的最大功率点跟踪MPPT模块作用下使太阳能电池板始终保持最大功率输出电能，所输出的电能通过转换器稳定电压后为蓄电池充电；

A2、当蓄电池电压接近峰值时采取脉冲式的涓流充电方法充电。

3.根据权利要求1所述的家用太阳能供电方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

B1、所述蓄电池接入输入电路并将太阳能电池板输入的具有稳定电压的直流电输出至逆变电路；

B2、所述逆变电路将所述蓄电池输入的直流电变换为交流电，并对交流电经过调制、滤波和升压之后经过输出电路输入至接有市电的家用负载。

4.根据权利要求1所述的家用太阳能供电方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

C1、当检测到蓄电池处于过充电状态时，控制器控制继电器开关断开所述蓄电池与所述天阳能电池板的连接；

C2、当检测到蓄电池处于过放电状态时，控制器控制PWM信号模块关闭逆变电路，并启用市电输入家用负载。

5.根据权利要求4所述的家用太阳能供电方法，其特征在于，所述步骤C还包括：

C3、当检测到蓄电池输出电压不稳定时，控制器控制转换器的BUCK电路及BOSST电路实现脉宽调整使所述蓄电池输出电压稳定。

6.根据权利要求1所述的家用太阳能供电方法，其特征在于，所述步骤C之前还包括步骤S：

S、预先设置对比数值，所述对比数值具体为：欠压临界点42V，正常工作基准点48V，过压临界点55V。

7.一种实现权利要求1至6所述的家用太阳能供电方法的装置，其特征在于，包括：

一太阳能电池板，用于吸收太阳光能，并将太阳光能转换成电能；

一转换器，电连接所述太阳能电池板，用于调节稳定所述太阳能电池板输出电压的稳定性；

一蓄电池，电连接所述转换器，用于储存太阳能电池板输出的电能；

一逆变器，电连接所述蓄电池，用于将所述蓄电池输出的直流电变换成适合于家用太阳能负载用的交流电；

一控制器，信号电连接所述转换器、蓄电池和逆变器，用于保护电路，处理异常情况发生。

8.根据权利要求7所述的家用太阳能的供电装置，其特征在于，还包括一与控制器电连接的声光报警装置，用于通过不同颜色的警示灯和报警声音对用户进行预警。

9.根据权利要求7所述的家用太阳能的供电装置，其特征在于，所述逆变器包括最大功率点跟踪MPPT模块，用于使所述太阳能电池板始终处于最大功率输出电能。

10.根据权利要求7所述的家用太阳能的供电装置，其特征在于，所述控制器具体还包括：

PWM信号模块，用于控制逆变电路的闭合状态；

检测模块，用于检测所述蓄电池和逆变器端电压；

处理模块，用于处理检测模块检测到的电压数据并进行对比处理，判定电路异常情况，控制声光报警装置对用户进行预警。