CN105226800A - 一种太阳能光伏发电城市照明系统 - Google Patents

一种太阳能光伏发电城市照明系统 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种太阳能光伏发电城市照明系统，包括光伏发电系统、控制器、逆变器、交流负载和蓄电池组；所述光伏发电系统，用于收集太阳能并把太阳能转化为电能，所述电能为直流电；所述控制器，在足够的光照度下将光伏发电系统的电能存储至蓄电池组，检测蓄电池组的电量，蓄电池组的电量为满电时，将光伏发电系统的电能反馈至电网中，同时控制照明系统的运行；本发明由于使用控制器可以通过MPPT模块实时跟踪太阳能电池阵列的最大功率点，因此能够充分利用太阳能电池板转换的太阳能。控制器通过控制蓄电池组的充放电以及蓄电池组对照明负载的放电，有效的保护了蓄电池，同时蓄电池充满不再充电，将电能回馈至电网，使得蓄电池的使用寿命延长。

Description

一种太阳能光伏发电城市照明系统
技术领域
本发明涉及照明技术领域，更具体的说涉及一种太阳能光伏发电城市照明系统。
技术背景
光伏是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。光伏照明是以太阳能为能源，通过太阳能电池实现光电转换，白天用蓄电池积蓄、贮存电能，晚上通过控制器对电光源供电，实现所需要的功能性照明。
目前，市场对光伏照明产品的需求日趋增长，对产品质量的要求也越来越高。但是，现有技术的光伏照明控制系统通常不能充分利用太阳能电池转换的太阳能，而且由于蓄电池容量有限蓄电池一直处于充电放电过程，导致蓄电池的使用寿命缩短。
因此，有必要提出一种技术方案，能够充分利用太阳能，同时充分存储太阳能，保持蓄电池的使用寿命，成为了一种新的技术需求。
发明内容
（一）要解决的技术问题
针对以上缺点，本发明提出一种技术方案，能够充分利用太阳能，同时充分存储太阳能，保持蓄电池的使用寿命，从而提供一种太阳能光伏发电城市照明系统。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供所述的一种太阳能光伏发电城市照明系统，包括光伏发电系统、控制器、逆变器、交流负载和蓄电池组；所述光伏发电系统，用于收集太阳能并把太阳能转化为电能，所述电能为直流电；
所述控制器，在足够的光照度下将光伏发电系统的电能存储至蓄电池组，检测蓄电池组的电量，蓄电池组的电量为满电时，将光伏发电系统的电能反馈至电网中，同时控制照明系统的运行；
所述逆变器，用于把光伏发电系统的产生的直流电转化为交流电；
所述交流负载，为可发光的交流负载；
所述蓄电池组，由多个蓄电池构成的蓄电池集合。
进一步地，光伏发电系统包括太阳能电池阵列，所述太阳能电池阵列以功率单位设定阵列，所述光伏发电系统与电网通过逆变器连接。
进一步地，所述控制器内置有MPPT模块，所述MPPT模块实时监测太阳能电池阵列的发电电压，并追踪检测最高电压电流值，保持以最大功率值输出。
进一步地，所述控制器，系统在控制器的控制下，工作于充电或储电模式，具体包括：控制太阳能电池阵列直接向照明负载供电；或者当太阳能电池阵列的输出功率大于照明负载的功率时，将多余的电能供给蓄电池组充电；或者当太阳能电池阵列的输出功率大于照明负载的功率且蓄电池组充电完成后将电能反馈至电网。
进一步地，所述控制器，系统在控制器的控制下，工作于放电模式，具体包括：太阳能电池阵列低功率或无功率输出，由太阳能电池阵列向照明负载供电，当太阳能电池阵列的输出功率小于照明负载的功率，不足的电能由蓄电池组补充，并利用MPPT模块实时跟踪太阳能电池阵列的最大功率点，以使蓄电池组放电电流最小；或者当太阳能电池阵列无功率输出由蓄电池向负载直接供电；或者当太阳能电池阵列无功率输出且蓄电池的输出功率低于照明负载的功率，由电网直接供电。
进一步地，所述控制器具有放电功率自动调节功能；根据蓄电池组电压高低来调节电能的输出。
进一步地，所述逆变器与蓄电池组的电压相适应，逆变器输入电压等于蓄电池组的电压，所述逆变器的输出功率与交流负载的的功率相适应，逆变器的输出功率大于交流负载的功率。
进一步地，所述交流负载为阻性负载，交流负载与逆变器的功率相适应，交流负载的阻抗不小于逆变器功率的0.1倍。
进一步地，所述蓄电池组由蓄电池组成，所述蓄电池为同型号，具有相同的额定参数，相同的阻抗匹配。
本发明的有益效果为：
本发明使用的MPPT模块用于实时跟踪太阳能电池阵列的最大功率点；逆变器，用于把直流电能转变成交流电。由于控制器可以通过MPPT模块实时跟踪太阳能电池阵列的最大功率点，因此能够充分利用太阳能电池板转换的太阳能。同时在蓄电池存储电能满的时候，将电能回馈至电网中，存储更多的太阳能，高效利用了太阳能，控制器通过控制蓄电池组的充放电以及蓄电池组对照明负载的放电，有效的保护了蓄电池，同时蓄电池充满不再充电，将电能回馈至电网，使得蓄电池的使用寿命延长。
附图说明
图1是本发明优选实施例的一种太阳能光伏发电城市照明系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，一种太阳能光伏发电城市照明系统，包括光伏发电系统、控制器、逆变器、交流负载和蓄电池组；所述光伏发电系统，用于收集太阳能并把太阳能转化为电能，所述电能为直流电；光伏发电系统包括太阳能电池阵列，所述太阳能电池阵列以功率单位设定阵列，例如以1兆瓦为一个阵列单位，则100兆瓦由100个1兆瓦的阵列单位构成，所述光伏发电系统与电网通过逆变器连接。
所述控制器，在足够的光照度下将光伏发电系统的电能存储至蓄电池组，检测蓄电池组的电量，蓄电池组的电量为满电时，将光伏发电系统的电能反馈至电网中，同时控制照明系统的运行；所述控制器内置有MPPT模块，所述MPPT模块实时监测太阳能电池阵列的发电电压，并追踪检测最高电压电流值，保持以最大功率值输出，MPPT模块可以与控制集成为一体构成MPPT控制器。
所述逆变器，用于把光伏发电系统的产生的直流电转化为交流电，所述逆变器为正弦波逆变器；所述逆变器与蓄电池组的电压相适应，逆变器输入电压等于蓄电池组的电压，所述逆变器的输出功率与交流负载的的功率相适应，逆变器的输出功率大于交流负载的功率。
所述交流负载，为可发光的交流负载，通过逆变器将直流转换为交流，供交流负载使用；所述交流负载为阻性负载，交流负载与逆变器的功率相适应，交流负载的阻抗不小于逆变器功率的0.1倍。
所述蓄电池组，由多个蓄电池构成的蓄电池集合，所述蓄电池组根据路灯的数量和额定参数设定，同时为了保证可靠安全，适当增加备用蓄电池组；所述蓄电池组由蓄电池组成，所述蓄电池为同型号，具有相同的额定参数，相同的阻抗匹配。
所述控制器，系统在控制器的控制下，工作于充电或储电模式，具体包括：控制太阳能电池阵列直接向照明负载供电；或者当太阳能电池阵列的输出功率大于照明负载的功率时，将多余的电能供给蓄电池组充电；或者当太阳能电池阵列的输出功率大于照明负载的功率且蓄电池组充电完成后将电能反馈至电网。
所述控制器，系统在控制器的控制下，工作于放电模式，具体包括：太阳能电池阵列低功率或无功率输出，由太阳能电池阵列向照明负载供电，当太阳能电池阵列的输出功率小于照明负载的功率，不足的电能由蓄电池组补充，并利用MPPT模块实时跟踪太阳能电池阵列的最大功率点，以使蓄电池组放电电流最小；或者当太阳能电池阵列无功率输出由蓄电池向负载直接供电；或者当太阳能电池阵列无功率输出且蓄电池的输出功率低于照明负载的功率，由电网直接供电。
光伏发电系统包括太阳能电池阵列，所述发电系统与电网通过逆变器连接，光伏发电系统根据实际要求的容量进行安装相对应的太阳能电池阵列，以达到额定的容量。
所述控制器具有放电功率自动调节功能；根据蓄电池组电压高低来调节电能的输出，当蓄电池组电压较高时，可以输出电压的80%，当蓄电池组电压较低时，可以输出电压的60%。
进一步地，所述控制器具有放电功率自动调节功能；根据蓄电池组电压高低来调节电能的输出。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种太阳能光伏发电城市照明系统，包括光伏发电系统、控制器、逆变器、交流负载和蓄电池组；其特征在于，
所述光伏发电系统，用于收集太阳能并把太阳能转化为电能，所述电能为直流电；
所述控制器，在足够的光照度下将光伏发电系统的电能存储至蓄电池组，检测蓄电池组的电量，蓄电池组的电量为满电时，将光伏发电系统的电能反馈至电网中，同时控制照明系统的运行；
所述逆变器，用于把光伏发电系统的产生的直流电转化为交流电；
所述交流负载，为可发光的交流负载；
所述蓄电池组，由多个蓄电池构成的蓄电池集合。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，光伏发电系统包括太阳能电池阵列，所述太阳能电池阵列以功率单位设定阵列，所述光伏发电系统与电网通过逆变器连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述控制器内置有MPPT模块，所述MPPT模块实时监测太阳能电池阵列的发电电压，并追踪检测最高电压电流值，保持以最大功率值输出。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述控制器，系统在控制器的控制下，工作于充电或储电模式，具体包括：控制太阳能电池阵列直接向照明负载供电；或者当太阳能电池阵列的输出功率大于照明负载的功率时，将多余的电能供给蓄电池组充电；或者当太阳能电池阵列的输出功率大于照明负载的功率且蓄电池组充电完成后将电能反馈至电网。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述控制器，系统在控制器的控制下，工作于放电模式，具体包括：太阳能电池阵列低功率或无功率输出，由太阳能电池阵列向照明负载供电，当太阳能电池阵列的输出功率小于照明负载的功率，不足的电能由蓄电池组补充，并利用MPPT模块实时跟踪太阳能电池阵列的最大功率点，以使蓄电池组放电电流最小；或者当太阳能电池阵列无功率输出由蓄电池向负载直接供电；或者当太阳能电池阵列无功率输出且蓄电池的输出功率低于照明负载的功率，由电网直接供电。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述控制器具有放电功率自动调节功能；根据蓄电池组电压高低来调节电能的输出。
7.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述逆变器与蓄电池组的电压相适应，逆变器输入电压等于蓄电池组的电压，所述逆变器的输出功率与交流负载的的功率相适应，逆变器的输出功率大于交流负载的功率。
8.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述交流负载为阻性负载，交流负载与逆变器的功率相适应，交流负载的阻抗不小于逆变器功率的0.1倍。
9.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电城市照明系统，其特征在于，所述蓄电池组由蓄电池组成，所述蓄电池为同型号，具有相同的额定参数，相同的阻抗匹配。
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