CN105262436A - 光伏电力系统及通信基站电力一体机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏电力系统，其包括光伏发电模块、转换装置、控制单元，转换装置与光伏发电模块连接，控制单元控制转换装置，转换装置包括：与光伏发电模块连接的第一直流到直流转换模块；与第一直流到直流转换模块连接的第二直流到直流转换模块；与第一直流到直流转换模块连接的直流到交流转换模块。上述光伏电力系统将光伏发电模块输出的直流电先转换成高电压的直流电，再转换成相应的交流电或低压直流电，该低压直流电直接给直流负载供电，在保证交流电转换效率的同时大大提高了直流转换效率，并且这些均通过转换装置完成，降低了转换的成本。

Description

光伏电力系统及通信基站电力一体机

技术领域

本发明涉及光伏供电领域，特别是涉及一种光伏电力系统及通信基站电力一体机。

背景技术

能源短缺问题是21世纪非常重要的一个问题，解决这一问题的最佳方式是使用太阳能发电，太阳能具有分布广泛且近乎无穷无尽的优点。太阳能光伏已作为无污染的新能源已被广泛应用。

但是现有的光伏发电系统不论是独立式的、并网式的或分布式的，少有既能输出交流电，又能输出直流电的。一般，光伏发电系统通过逆变器将光伏发电模块输出的直流电转换成合适电压的交流电，当需要使用直流电时，需要通过在外部设置的转换装置来将交流电转换成直流电，通过这种方式来获取交流电和直流电的光伏发电系统的直流输出效率较低，并且需要另外配备转换装置，其成本也较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种直流输出效率高、成本低的光伏电力系统。

还提供一种能够保证通信基站供电的通信基站电力一体机。

一种光伏电力系统，其包括光伏发电模块、转换装置、控制单元，所述转换装置与所述光伏发电模块连接，所述控制单元控制所述转换装置，所述转换装置包括：第一直流到直流转换模块，与所述光伏发电模块连接，所述控制单元控制所述第一直流到直流转换模块将所述光伏发电模块输出的直流电转换成高压直流电；第二直流到直流转换模块，与所述第一直流到直流转换模块连接，所述控制单元控制所述第二直流到直流转换模块将所述高压直流电转换并输出低压直流电，所述低压直流电以供直流负载使用；直流到交流转换模块，与所述第一直流到直流转换模块连接，所述控制单元控制所述直流到交流转换模块将所述高压直流电转换并输出交流电。

上述光伏电力系统将光伏发电模块输出的直流电先转换成高电压的直流电，再转换成相应的交流电或低压直流电，该低压直流电直接给直流负载供电，在保证交流电转换效率的同时大大提高了直流转换效率，并且这些均通过转换装置完成，降低了转换的成本。

在其中一个实施例中，所述直流到交流转换模块与供电电网连接，所述光伏电力系统处于并网状态。

在其中一个实施例中，所述转换装置还包括交流到直流转换模块，所述交流到直流转换模块连接供电电网和所述第二直流到直流转换模块，控制单元控制所述交流到直流转换模块将供电电网输出的交流电转换为直流电，并控制第二直流到直流转换模块将直流电转换成低压直流电以供直流负载使用。

在其中一个实施例中，所述直流到交流转换模块和所述交流到直流转换模块集成为双向转换电源模块，所述双向转换电源模块既可以将直流电转换成交流电又可以将交流电转换成直流电，所述控制单元控制所述双向转换电源模块的转换方向。

在其中一个实施例中，所述光伏电力系统还包括开关，所述开关设置在所述双向转换电源模块和供电电网之间，所述控制单元控制所述开关的开闭来实现所述光伏电力系统的并网或离网状态。

在其中一个实施例中，所述光伏电力系统还包括电池组件，所述电池组件与所述第二直流到直流转换模块连接，所述控制单元控制所述第二直流到直流转换模块给所述电池组件充电。

在其中一个实施例中，所述电池组件与直流负载连接，所述控制单元控制所述电池组件输出直流电供所述直流负载使用。

在其中一个实施例中，还包括双向电表，所述双向电表设置在所述双向转换电源模块和供电电网之间。

在其中一个实施例中，所述光伏发电模块包括光伏阵列。

一种通信基站电力一体机，其特征在于：包括通信基站和如上的光伏电力系统，所述光伏电力系统为通信基站中的直流负载供电，所述光伏电力系统为通信基站中的交流负载供电。

附图说明

图1为本发明光伏电力系统的结构框架图。

具体实施方式

本发明揭示了一种光伏电力系统，该光伏电力系统既能够输出交流电、又能够输出直流电。现在请参考图1，图1为本发明光伏电力系统的结构框架图。该光伏电力系统包括光伏发电模块110、转换装置130、控制单元(图未示)，光伏发电模块110与转换装置130连接，控制单元用以控制转换装置。控制单元可以控制转换装置130处于合适的状态，使得该光伏电力系统输出合适的直流电和交流电。以下来详细介绍该光伏电力系统。

光伏发电模块110可以由串联或并联或两者结构相结合的太阳能电池构成的光伏阵列组成，本领域技术人员可以理解的是，可以根据输出电流的电压和装机容量等要求来设计具体的光伏阵列。

转换装置130包括了第一直流到直流转换模块131、第二直流到直流转换模块133、直流到交流转换模块1351，控制单元均与上述模块连接，控制单元通过控制这些模块使光伏电力系统处于合适的工作状态。第一直流到直流转换模块130与光伏发电模块110连接，第二直流到直流转换模块133和直流到交流转换模块1351均与第一直流到直流转换模块131连接。光伏发电模块110输出的直流电经过第一直流到直流转换模块131转换成高压直流电，在本实施方式中该高压直流电的电压范围为200～400V。

控制单元可以控制该高压直流电经过第二直流到直流转换模块133，将该高压直流电转换成低压直流电，在本实施方式中该低压直流电的电压范围为43V～57V，第二直流到直流转换模块133输出的低压直流电可以直接供给直流负载210使用。由于光伏发电模块110输出的电流的电压较低，通过第一直流到直流转换模块131将其电压升高后，再进行传输，这样可以减小传输损耗，然后经过第二直流到直流转换模块133降压到合适的电压，然后给直流负载210使用，大大提升了直流转换效率。

控制单元还可以控制该高压直流电经过直流交流转换模块1351，将该高压直流电转换成交流电，该交流电的电压与该高压直流电的电压相比，可以相同或者升高或降低，在本实施方式中，该交流电的电压可以为220V。该交流电可以给交流负载230供电。同样，通过直流电升压后再转换成交流电，传输损耗减小，交流转换效率保持在较高。

在本实施方式中，第一直流到直流转换模块131、第二直流到直流转换模块133、直流到交流转换模块1351均集成在转换装置130的内部，使用起来非常方便，并且可以大大的降低成本。

在本实施方式中，直流到交流转换模块1351还可以与供电电网250连接，控制单元控制该直流到交流转换模块1351将其输出的交流电并网传输至供电电网250。

在本实施方式中，转换装置130还包括了交流到直流转换模块1353，该交流到直流转换模块1353连接第二直流到直流转换模块133和供电电网250，供电电网250输出的交流电可以经过交流到直流转换模块1353转换成直流电，该直流电经过第二直流到直流转换模块133转换成合适电压的直流电，以供进一步使用。在本实施方式中可以将交流到直流转换模块1351和直流到交流转换模块1353设置在同一模块中，该模块为双向转换电源模块135，该双向转换电源模块135既可以将直流电转换成交流电又可以将交流电转换成直流电，控制单元可以控制该双向转换电源模块135的转换方向，该双向转换电源模块135可以为单向的直流转换交流或交流转换直流，也可以为同时双向转换。

该光伏电力系统100还包括开关150，该开关150设置在双向转换电源模块135和供电电网250之间，控制单元控制开关150的开闭来实现光伏电力系统100的并网或离网状态。该开关150可以同步控制直流到交流转换模块1351和交流到直流转换模块1353与供电电网250的开闭、也可以独立的控制上述两路电路的开闭、也可以为以择一的方式来开闭上述两路电路等。该光伏电力系统还可以包括双向电表170，该双向电表170用以记录电量，该双向电表170可以分别记录该光伏电力系统100传输至供电电网250的电量和供电电网250传输至光伏电力系统100的电量。

在本实施方式中，该光伏电力系统还包括电池组件190，该电池组件190可以采用锂聚合物电池组，当然该电池组件190还可以为锂离子、铅酸、镍氢、镍镉等电池组。该电池组件190与第二直流到直流转换模块133连接，控制单元可以控制第二直流到直流转换模块133给电池组件190充电，该电池组件190用以存储电能。该电池组件190存储的电能可以通过光伏发电模块110输出的电分别经过第一直流到直流转换模块131和第二直流到直流转换模块133转换获得，也可通过供电电网250输出的电分别经过交流到直流转换模块1353和第二直流到直流转换模块133转换获得。

当然，该电池组件190可以与直流负载210连接，控制单元可以控制电池组件190输出直流电供直流负载210使用。

在本实施方式中，可以通过控制单元控制该光伏电力系统的工作模式，以下结合图1来介绍几种工作模式：

1、第一工作模式：

当天气等因素允许时，光伏发电模块110产生电流，控制单元控制该电流经过相应的转换先供给直流负载210和交流负载230使用，在有剩余电量可以使用的情况下，可以给电池组件190进行充电，以备不时之需。当电池组件190充满后，控制单元还可以控制光伏电力系统100与供电电网250并网，将光伏电力系统100产生的交流电传输至供电电网250。

2、第二工作模式：

如果光伏发电模块110由于天气等原因不能发电，控制单元可以控制电池组件190先将电池组件190存储的电量优先给直流负载210使用。当电池组件190的电量降低到一定程度，如其电量为充满电时的70％，控制单元可以控制供电电网250与光伏电力系统100并网，利用供电电网250输出的交流电给交流负载230使用，并且将该交流电经过转换输出合适的直流电，给直流负载210使用。

3、第三工作模式：

如果供电电网250故障或异常，不能够将其输出的电流传输至光伏电力系统100，控制器可以控制光伏发电模块110和电池组件190给直流负载210和交流负载230供电。

4、第四工作模式：

在该模式中，控制单元可以控制供电电网250输出的电经过转换给电池组件190进行充电，充电时间及功率可以根据实际情况来调整。

当然，光伏电力系统100还可根据实际情况按照其他工作模式进行工作。光伏电力系统100可以单独按照这些工作模式工作，也可以按照多种工作模式相结合的形式工作。

本发明还揭示了一种通信基站电力一体机，该通信基站电力一体机包括通信基站和上述的光伏电力系统。通信基站是无线通信电台的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区域中，通过移动通信交换中心，与通信终端之间进行信息传递的无线电收发信号电台。给通信基站的供电的为-48V直流电和220V交流电。-48V直流电所接的负载为重要负载，而220V交流电所接的负载一般为非重要负载，在停电的情况下允许在保障重要负载正常供电的状态下暂停非重要负载的供电。所以光伏电力系统中输出的直流电控制其输出的电压为48V，并将其正极接地，以供通信基站中的直流负载使用；而光伏电力系统输出的交流电供通信基站中的交流负载使用。当然通信基站电力一体机也可以通过控制单元来控制其内部的光伏电力系统的工作模式，以合适的工作模式给通信基站一体机供电。当然在该通信基站电力一体机供电时，应该优先考虑给通信基站的直流负载供电，以保证通信基站的通信。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光伏电力系统，包括光伏发电模块、转换装置、控制单元，所述转换装置与所述光伏发电模块连接，所述控制单元控制所述转换装置，其特征在于，所述转换装置包括：

第一直流到直流转换模块，与所述光伏发电模块连接，所述控制单元控制所述第一直流到直流转换模块将所述光伏发电模块输出的直流电转换成高压直流电；

第二直流到直流转换模块，与所述第一直流到直流转换模块连接，所述控制单元控制所述第二直流到直流转换模块将所述高压直流电转换并输出低压直流电，所述低压直流电以供直流负载使用；

直流到交流转换模块，与所述第一直流到直流转换模块连接，所述控制单元控制所述直流到交流转换模块将所述高压直流电转换并输出交流电。

2.根据权利要求1所述的光伏电力系统，其特征在于：所述直流到交流转换模块与供电电网连接，所述光伏电力系统处于并网状态。

3.根据权利要求2所述的光伏电力系统，其特征在于：所述转换装置还包括交流到直流转换模块，所述交流到直流转换模块连接供电电网和所述第二直流到直流转换模块，控制单元控制所述交流到直流转换模块将供电电网输出的交流电转换为直流电，并控制第二直流到直流转换模块将直流电转换成低压直流电以供直流负载使用。

4.根据权利要求3所述的光伏电力系统，其特征在于：所述直流到交流转换模块和所述交流到直流转换模块集成为双向转换电源模块，所述双向转换电源模块既可以将直流电转换成交流电又可以将交流电转换成直流电，所述控制单元控制所述双向转换电源模块的转换方向。

5.根据权利要求4所述的光伏电力系统，其特征在于：所述光伏电力系统还包括开关，所述开关设置在所述双向转换电源模块和供电电网之间，所述控制单元控制所述开关的开闭来实现所述光伏电力系统的并网或离网状态。

6.根据权利要求1所述的光伏电力系统，其特征在于：所述光伏电力系统还包括电池组件，所述电池组件与所述第二直流到直流转换模块连接，所述控制单元控制所述第二直流到直流转换模块给所述电池组件充电。

7.根据权利要求6所述的光伏电力系统，其特征在于：所述电池组件与直流负载连接，所述控制单元控制所述电池组件输出直流电供所述直流负载使用。

8.根据权利要求4所述的光伏电力系统，其特征在于：还包括双向电表，所述双向电表设置在所述双向转换电源模块和供电电网之间。

9.根据权利要求1所述的光伏电力系统，其特征在于：所述光伏发电模块包括光伏阵列。

10.一种通信基站电力一体机，其特征在于：包括通信基站、权利要求1-9中任一项所述的光伏电力系统，所述光伏电力系统为通信基站中的直流负载供电，所述光伏电力系统为通信基站中的交流负载供电。