CN106382670A - 一种光伏电蓄热采暖系统的控制器 - Google Patents

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刘叶冰
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XIDONG CONTROL GROUP (SHENYANG) CO Ltd
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Abstract

本发明涉及一种光伏采暖系统中实现优先使用光伏电力向蓄热电暖器供电实现采暖的控制器，控制器采用的技术方案是：室内温度测量信号Ts或蓄热电暖器内部温度测量信号Tn通过控制器温度采样电路(1)转换成对应数字信号，由控制主板(3)处理计算，通过输出1(7)、输出2(8)控制电路开关K1(连接光伏电力)和K2(连接电网电力)的接通和断开。控制主板(3)还需供电单元(2)、手自动开关(4)、键盘输入(5)、复位电路(6)给与供电和人机接口等支持，同时还向LED指示(9)提供工作状态和报警指示，向LCD显示(10)提供数据显示。当室内采暖温度Ts或蓄热电暖器内部温度Tn低于某个极限设定值时，控制器控制K2接通电网电力向蓄热电暖器供电。

Description

一种光伏电蓄热采暖系统的控制器
技术领域
本发明专利涉及的是一种在光伏电蓄热采暖系统装置中，使系统装置实现优先使用光伏电力向蓄热电暖器供电的控制器。
光伏电蓄热采暖系统装置，实现系统优先采用光伏电力供电，其次使用电网谷电，并在极端情况下使用电网电力为蓄热电暖器加热采暖，特别适合用于我国广大北方农村地区分散农舍冬季的绿色能源采暖，为治理我国北方农村地区冬季采暖散烧煤问题提供一个新思路和新方法。
背景技术
目前我国北方城市冬季采暖主要采用燃煤锅炉集中采暖，但是在广大农村地区分散的农舍不得不依靠散烧煤(或秸秆、木材等)进行采暖。一般而言，我国北方农村地区冬季采暖能耗量占到农户总能耗量的50％以上，甚至高达70％～80％。
太阳能是当今世界公认的最具发展前景的清洁新能源，到本世纪中将占到人类总能源的25％以上。我国广大北方地区，日照条件普遍较好，具有大力发展太阳能利用的广阔前景。
本专利是光伏电蓄热采暖系统优先使用分布式光伏就地消纳实现电蓄热采暖的控制器(或控制单元)，已经在内蒙古兴安盟所进行的光伏电蓄热采暖系统试验中得到使用。
发明内容
本专利是提供一种优先使用光伏电力向蓄热电暖器供电实现蓄热采暖的控制器。光伏电蓄热采暖系统由光伏组件方阵、并网逆变器、控制器、电路开关、蓄热电暖器组成(附图1)。控制器是该系统装置的核心控制设备或模块部件。
控制器采用的技术方案是：控制器输入回路将室内温度测量信号Ts或蓄热电暖器内部温度测量信号Tn通过温度采样电路(1)转换成对应数字信号，由采用DSPIC16F1947计算机处理芯片为核心部件的控制主板(3)处理计算，通过输出1(7)、输出2(8)控制电路开关K1和K2的接通和断开。控制主板(3)还需供电单元(2)、手自动开关(4)、键盘输入(5)、复位电路(6)给与供电和人机接口等支持，同时控制主板(3)还向LED指示(9)提供工作状态和报警指示，向LCD显示(10)提供数据显示。控制器组成结构原理框图见图2，控制器电路原理图见图3。
其技术要点在于：控制器实现按如下原则控制向蓄热电暖器供电：
白天，由自身光伏发电供电；
夜间，在谷电时段(如：北京为21：00～6：00)由电网供电；
无论白天还是夜间，当室内采暖温度Ts低于某个极限设定值(16℃)，或蓄热电暖器内部蓄热温度Tn低于某个极限设定值(200℃)时，控制器将控制电路开关K2接通接入电网电力向蓄热电暖器供电。
蓄热电暖器具有电加热蓄热供暖功能，内部蓄热温度达到750℃时，可实现15小时以上采暖供热功能。
附图说明
图1.光伏电蓄热采暖系统装置组成框图
图2.控制器组成结构原理框图
图3.控制器电路原理图
图4.控制器控制光伏电蓄热采暖系统供电流程图
具体实施方式
表1是光伏电蓄热采暖系统装置在内蒙古兴安盟的试验装置规格构成实例，当使用于更为寒冷的偏北部地区时，还用适当加大光伏组件方阵、逆变器和电蓄热暖器规模。
表1.光伏采暖装置(用于：80m2/户、采暖面积20m2×2)
控制器控制光伏电蓄热采系统装置实现优先使用光伏电力采暖的供电控制流程为：步骤一：光伏组件方阵一旦发电，只要：①室内温度Ts低于某个设定温度值(比如24℃)，或②电蓄热暖器内部温度Tn低于上限保护值(750℃)时，控制器控制电路开关K1接通，使并网逆变器向蓄热电暖器供电加热；否则，电路开关K1保持断开，包括光伏组件方阵不发电时。
步骤二：在系统装置进行上述步骤一过程中，当：①室内温度Ts高于某个设定上限值(24℃)，或②蓄热电暖器内部温度Tn高于上限保护值(750℃)时，控制器控制连接并网逆变器与蓄热电暖器的电路开关K1断开，光伏电力不再向蓄热电暖器供电加热。
步骤三：谷电时段21：00～6：00，光伏组件方阵已不发电，当：①室内温度Ts低于某个设定温度值(18℃)，或②蓄热电暖器内部温度Tn低于下限值(500℃)时，控制器控制电路开关K2接通电网电力向蓄热电暖器供电加热；
步骤四：任何时段，当：①室内温度Ts低于某个设定极限下限温度值(16℃)，或②蓄热电暖器内部温度Tn低于极端下限温度值(200℃)时，控制器控制电路开关K2接通电网电力向蓄热电暖器供电加热。
步骤五：当系统装置按照上述步骤三和步骤四连接电网电力向蓄热电暖器供电加热采暖过程中，一旦发生：①室内温度Ts高于某个设定温度值(20℃)，或②蓄热电暖器内部温度Tn高于上限值(550℃)时，控制器控制电路开关K2断开，电网电力停止向蓄热电暖器供电加热。
控制器控制光伏电蓄热采暖系统供电流程见图4。

Claims (5)

1.一种光伏电采暖系统的控制器(或控制单元)，由采样电路(1)、供电单元(2)、控制主板(3)、手自动开关(4)、处理计算，键盘输入(5)、复位电路(6)、输出1(7)、输出2(8)、LED指示(9)、LCD显示(10)构成，其特征是使光伏电采暖系统实现：白天，使用自身光伏电力采暖；夜间，使用电网谷电(北京21：00-6：00)采暖；在采暖温度低于某一设定极限值(Ts16℃/Tn200℃)时，将直接使用电网电力采暖。
2.根据权利要求1所述的一种光伏采暖系统的控制器，其特征是：可以是一独立安装的控制器，也可以是一控制单元安装于蓄热电暖器等设备内部。
3.根据权利要求1所述的一种光伏采暖系统的控制器，其特征是：控制光伏采暖系统中的供电电路开关按如下方式向蓄热电暖器供电：白天，使用系统自身光伏电力；夜间，在电网谷电时段(北京21：00～6：00)由电网供电。
4.根据权利要求1所述的一种光伏采暖系统的控制器，其特征是：无论白天或夜间，当室内采暖温度Ts低于某个极限设定值(16℃)或蓄热电暖器内部蓄热温度Tn低于某个极限设定值(200℃)时，控制光伏采暖系统中的供电电路开关K2接通电网电力向蓄热电暖器供电。
5.根据权利要求1所述的一种光伏采暖系统的控制器，其特征是：控制主板(3)采用DSPIC16F1947芯片为核心处理器，也可以采用其它类型的单片机或CPLD等计算机处理芯片为核心处理器。
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