CN115208305A - 一种稳定型光伏发电智能供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定型光伏发电智能供电系统，涉及供电领域，该稳定型光伏发电智能供电系统包括：供电单元，用于将太阳能转化为电能供给输出单元；输出单元，用于为负载供电；供电单元包括：太阳能供电模块，用于将太阳能转化为电能，输出给稳定输出模块；稳定输出模块，用于稳定输出电压；供电模块，用于为交流生成模块、反馈调节模块供电；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过稳定输出模块构建稳定的输出电压，确保在交流生成模块生成的交流电电压稳定；同时通过电流采样模块采样负载电流，转化为电压信号输出给反馈调节模块，反馈调节模块来根据负载电流大小来抑制负载功率变化，避免功率突变造成供电异常。

Description

一种稳定型光伏发电智能供电系统
技术领域
本发明涉及供电领域，具体是一种稳定型光伏发电智能供电系统。
背景技术
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其中通过太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，来获取较高的输出电压。
现有的光伏供电系统中，多个电器并联接入，负载阻值变化，造成供电系统的电流大小不同，使得功率消耗变化，造成供电不平稳，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定型光伏发电智能供电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种稳定型光伏发电智能供电系统，包括：
供电单元，用于将太阳能转化为电能供给输出单元；
输出单元，用于为负载供电；
供电单元包括：
太阳能供电模块，用于将太阳能转化为电能，输出给稳定输出模块；
稳定输出模块，用于稳定输出电压；
供电模块，用于为交流生成模块、反馈调节模块供电；
输出单元包括：
交流生成模块，用于将直流电转化为交流电；
输出供电模块，用于输出交流电为负载供电；
电流采样模块，用于采样负载电流，转化为电压信号输出给反馈调节模块；
反馈调节模块，用于根据电压信号的大小，调节输出供电模块的输出；
太阳能供电模块的输出端连接稳定输出模块的输入端，稳定输出模块的输出端连接供电模块的输入端，供电模块的第一输出端连接交流生成模块的输入端，供电模块的第二输出端连接反馈调节模块的第一输入端，交流生成模块的输出端连接输出供电模块的第一输入端，输出供电模块的输出端连接电流采样模块的输入端，电流采样模块的输出端连接反馈调节模块的第二输入端，反馈调节模块的输出端连接输出供电模块的第二输入端。
作为本发明再进一步的方案：太阳能供电模块包括太阳能电池组、第一二极管、第一电容、第二电容，太阳能电池组的正极连接第一二极管的正极，太阳能电池组的负极接地，第一二极管的负极连接第一电容的一端、第二电容的一端，稳定输出模块的输入端，第一电容的另一端接地，第二电容的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：稳定输出模块包括第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三电容，第一电阻的一端连接第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、太阳能供电模块的输出端，第一电阻的另一端连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接第三电容的一端、供电模块的输入端，第三电容的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：供电模块包括第二电阻、第三电阻、第二二极管、第四电容，第二电阻的一端连接稳定输出模块的输出端、交流生成模块的输入端，第二电阻的另一端连接第三电阻的一端、第二二极管的负极、第四电容的一端、反馈调节模块的第一输入端，第三电阻的另一端接地，第二二极管的正极接地，第四电容的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：交流生成模块包括第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管，第三MOS管的D极连接第六MOS管的D极、供电模块的第一输出端，第三MOS管的S极连接变压器的输入端一端、第四MOS管的D极，第四MOS管的S极接地，变压器的输入端另一端连接第六MOS管的S极、第五MOS管的D极，第五MOS管的S极接地，第三MOS管V3、第四MOS管V4、第五MOS管V5、第六MOS管V6四个MOS管的G极都外接控制信号。
作为本发明再进一步的方案：输出供电模块包括可控硅、负载、开关，可控硅的第一端连接变压器的输出端一端，可控硅的第二端连接开关的一端，开关的另一端连接第一接口/第二接口，第一接口和第二接口分别输入不同的PWM信号，其中第二接口输入反馈调节模块输出的PWM信号，可控硅的第三端连接负载的一端，负载的另一端连接变压器的输出端另一端。
作为本发明再进一步的方案：电流采样模块包括电流互感器、第三二极管、第五电容、第四电阻，电流互感器的一端连接第三二极管的正极，电流互感器的另一端接地，第三二极管的负极连接第五电容的一端、第四电阻的一端，第五电容的另一端接地，第四电阻的另一端连接反馈调节模块的第二输入端。
作为本发明再进一步的方案：反馈调节模块包括第一反相器、第五电阻、第六电容、第二反相器、第三反相器，继电器、第四二极管，第一反相器的电源端连接电流采样模块的输出端，第一反相器的输入端连接第五电阻的一端、第六电容的一端，第一反相器的输出端连接第五电阻的另一端、第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接第六电容的另一端、第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接输出供电模块的第二输入端，第二反相器的电源端连接第三反相器的电源端、继电器的一端、第四二极管的负极、供电模块的第二输出端，继电器的另一端接地，第二二极管的正极接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过稳定输出模块构建稳定的输出电压，确保在交流生成模块生成的交流电电压稳定；同时通过电流采样模块采样负载电流，转化为电压信号输出给反馈调节模块，反馈调节模块来根据负载电流大小来抑制负载功率变化，避免功率突变造成供电异常。
附图说明
图1为一种稳定型光伏发电智能供电系统的原理图。
图2为供电单元的电路图。
图3为输出单元的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种稳定型光伏发电智能供电系统，包括：
供电单元，用于将太阳能转化为电能供给输出单元；
输出单元，用于为负载X供电；
供电单元包括：
太阳能供电模块1，用于将太阳能转化为电能，输出给稳定输出模块2；
稳定输出模块2，用于稳定输出电压；
供电模块3，用于为交流生成模块4、反馈调节模块7供电；
输出单元包括：
交流生成模块4，用于将直流电转化为交流电；
输出供电模块5，用于输出交流电为负载X供电；
电流采样模块6，用于采样负载X电流，转化为电压信号输出给反馈调节模块7；
反馈调节模块7，用于根据电压信号的大小，调节输出供电模块5的输出；
太阳能供电模块1的输出端连接稳定输出模块2的输入端，稳定输出模块2的输出端连接供电模块3的输入端，供电模块3的第一输出端连接交流生成模块4的输入端，供电模块3的第二输出端连接反馈调节模块7的第一输入端，交流生成模块4的输出端连接输出供电模块5的第一输入端，输出供电模块5的输出端连接电流采样模块6的输入端，电流采样模块6的输出端连接反馈调节模块7的第二输入端，反馈调节模块7的输出端连接输出供电模块5的第二输入端。
在本实施例中：请参阅图2，太阳能供电模块1包括太阳能电池组E1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2，太阳能电池组E1的正极连接第一二极管D1的正极，太阳能电池组E1的负极接地，第一二极管D1的负极连接第一电容C1的一端、第二电容C2的一端，稳定输出模块2的输入端，第一电容C1的另一端接地，第二电容C2的另一端接地。
太阳能电池组E1由多个太阳能电池（板）构成，来保证输出足够的电压，第二电容C2为超级电容，用于存储电能，保证太阳能供电模块1输出电压的稳定。
在另一个实施例中：可略去第一电容C1，第一电容C1对太阳能电池组E1输出电压进行滤波处理，避免输入给第二电容C2的电压出现较大的波动。
在本实施例中：请参阅图2，稳定输出模块2包括第一电阻R1、第一三极管V1、第二三极管V2、第三电容C3，第一电阻R1的一端连接第一三极管V1的集电极、第二三极管V2的集电极、太阳能供电模块1的输出端，第一电阻R1的另一端连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极连接第一三极管V1的基极，第一三极管V1的发射极连接第三电容C3的一端、供电模块3的输入端，第三电容C3的另一端接地。
太阳能供电模块1输出的电流经过第一电阻R1，使得第二三极管V2导通，第二三极管V2导通进而使得第一三极管V1导通，第一三极管V1的输入电压、第二三极管V2的输入电压、第一电阻R1的输入电压总和不变，且第一电阻R1的电压大小影响第二三极管V2的导通程度，进而影响第一三极管V1的导通程度，反过来影响第一三极管V1、第二三极管V2、第一电阻R1的输入侧电压；因此三者共同构成调整电路，使得第一三极管V1的输出电压稳定。
在另一个实施例中：可以略去第二三极管V2，第一电阻R1直接为第一三极管V1的基极供电，第一电阻R1和第一三极管V1同样构成调整电路，但是调整能力较弱。
在本实施例中：请参阅图2，供电模块3包括第二电阻R2、第三电阻R3、第二二极管D2、第四电容C4，第二电阻R2的一端连接稳定输出模块2的输出端、交流生成模块4的输入端，第二电阻R2的另一端连接第三电阻R3的一端、第二二极管D2的负极、第四电容C4的一端、反馈调节模块7的第一输入端，第三电阻R3的另一端接地，第二二极管D2的正极接地，第四电容C4的另一端接地。
稳定输出模块2输出电压即为第二电阻R2、第三电阻R3上的电压和，第二电阻R2、第三电阻R3上的电压和为交流生成模块4供电；第三电阻R3上的电压即为第二二极管D2（稳压二极管）上的电压，第三电阻R3上的电压为反馈调节模块7供电。
在另一个实施例中：可以略去第二二极管D2，将第三电阻R3换成电位器，通过调节电位器的阻值来获取为反馈调节模块7供给的合适电压，但是这样较为繁琐。
在本实施例中：请参阅图3，交流生成模块4包括第三MOS管V3、第四MOS管V4、第五MOS管V5、第六MOS管V6，第三MOS管V3的D极连接第六MOS管V6的D极、供电模块3的第一输出端，第三MOS管V3的S极连接变压器W的输入端一端、第四MOS管V4的D极，第四MOS管V4的S极接地，变压器W的输入端另一端连接第六MOS管V6的S极、第五MOS管V5的D极，第五MOS管V5的S极接地，第三MOS管V3、第四MOS管V4、第五MOS管V5、第六MOS管V6四个MOS管的G极都外接控制信号。
四个MOS管外接控制信号，通过控制MOS管的G极电平高低，以此来控制MOS管的导通与否（现有技术，在此不进行赘述），在第三MOS管V3、第五MOS管V5导通时，变压器W的输入端电流方向由上至下；在第四MOS管V4、第六MOS管V6导通时，变压器W的输入端电流方向由下至上，往复如此形成交流电，经过变压器W放大后输出。
在另一个实施例中：MOS管可由三极管代替。
在本实施例中：请参阅图3，输出供电模块5包括可控硅Z1、负载X、开关S1，可控硅Z1的第一端连接变压器W的输出端一端，可控硅Z1的第二端连接开关S1的一端，开关S1的另一端连接第一接口A/第二接口B，第一接口A和第二接口B分别输入不同的PWM信号，其中第二接口B输入反馈调节模块7输出的PWM信号，可控硅Z1的第三端连接负载X的一端，负载X的另一端连接变压器W的输出端另一端。
经过变压器W放大后的交流电压经过导通的可控硅Z1为负载X供电，开始时开关S1接在第一接口A上，可控硅Z1接收PWM1信号（获取占空比不变的PWM信号为常规技术，在此不进行详细介绍）导通后为负载X供电。延时后，开关S1接在第二接口B上，可控硅Z1接收反馈调节模块7输出的PWM2信号导通为负载X供电。
在另一个实施例中：开关S1可换成手动开关，这样会导致使用时较为繁琐。
在本实施例中：请参阅图3，电流采样模块6包括电流互感器Y、第三二极管D3、第五电容C5、第四电阻R4，电流互感器Y的一端连接第三二极管D3的正极，电流互感器Y的另一端接地，第三二极管D3的负极连接第五电容C5的一端、第四电阻R4的一端，第五电容C5的另一端接地，第四电阻R4的另一端连接反馈调节模块7的第二输入端。
负载X得电工作后，电流互感器Y采集流经负载X的电流大小，通过第三二极管D3整流，第五电容C5滤波，经过第四电阻R4转化为电压信号输出给反馈调节模块7。
在另一个实施例中：第三二极管D3可采用桥式整流电路所代替，采用桥式整流电路会导致电路更加复杂。
在本实施例中：请参阅图3，反馈调节模块7包括第一反相器U1、第五电阻R5、第六电容C6、第二反相器U2、第三反相器U3，继电器J1、第四二极管D4，第一反相器U1的电源端连接电流采样模块6的输出端，第一反相器U1的输入端连接第五电阻R5的一端、第六电容C6的一端，第一反相器U1的输出端连接第五电阻R5的另一端、第二反相器U2的输入端，第二反相器U2的输出端连接第六电容C6的另一端、第三反相器U3的输入端，第三反相器U3的输出端连接输出供电模块5的第二输入端，第二反相器U2的电源端连接第三反相器U3的电源端、继电器J1的一端、第四二极管D4的负极、供电模块3的第二输出端，继电器J1的另一端接地，第二二极管D2的正极接地。
在负载X上用电较多时（并联多个用电网络），负载X电流增大，导致电流采样模块6输出的电压较大，这时第一反相器U1的电源端电压较大，第一反相器U1的输入端为低电平时，较大的电源端电压使得第一反相器U1经过第五电阻R5为第六电容C6充电的时间减少，第六电容C6即为第一反相器U1的输入端电压，在第一反相器U1的输入端电压变为高电平时，第六电容C6通过第五电阻R5放电的时间不变，造成第一反相器U1的输出端PWM信号占空比增大，经过第二反相器U2、第三反相器U3，使得第三反相器U3输出的PWM2信号占空比增大；继电器J1为时间继电器，型号可为JS14A，采用常闭接法，上电后继电器J1工作，进而控制开关S1连接第一接口A，延时后，控制开关S1断开第一接口A，改为连接第二接口B。
因此上电瞬间，即供电模块3供电时，可控硅Z1接收PWM1信号（恒占空比），使得负载X得电工作；延时后，可控硅Z1接收PWM2信号（占空比随负载X电流大小改变），在负载X电流增大时，PWM2占空比增大，使得可控硅Z1的导通频率降低；同样负载X电流减小时，可控硅Z1导通频率增大，以此稳定为负载X的供电，避免负载X用电网络较多，过载造成线路发热严重乃至火灾等供电异常状况，避免线路、设备老化速度快。
在另一个实施例中：可控硅Z1选用高耐压可控硅，保证供电电压较大时电路正常工作。
本发明的工作原理是：供电单元将太阳能转化为电能供给输出单元，输出单元为负载X供电，供电单元包括：太阳能供电模块1将太阳能转化为电能，输出给稳定输出模块2，稳定输出模块2稳定输出电压，供电模块3为交流生成模块4、反馈调节模块7供电，输出单元包括：交流生成模块4将直流电转化为交流电，输出供电模块5输出交流电为负载X供电，电流采样模块6采样负载X电流，转化为电压信号输出给反馈调节模块7，反馈调节模块7根据电压信号的大小，调节输出供电模块5的输出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种稳定型光伏发电智能供电系统，其特征在于：
该稳定型光伏发电智能供电系统包括：
供电单元，用于将太阳能转化为电能供给输出单元；
输出单元，用于为负载供电；
供电单元包括：
太阳能供电模块，用于将太阳能转化为电能，输出给稳定输出模块；
稳定输出模块，用于稳定输出电压；
供电模块，用于为交流生成模块、反馈调节模块供电；
输出单元包括：
交流生成模块，用于将直流电转化为交流电；
输出供电模块，用于输出交流电为负载供电；
电流采样模块，用于采样负载电流，转化为电压信号输出给反馈调节模块；
反馈调节模块，用于根据电压信号的大小，调节输出供电模块的输出；
太阳能供电模块的输出端连接稳定输出模块的输入端，稳定输出模块的输出端连接供电模块的输入端，供电模块的第一输出端连接交流生成模块的输入端，供电模块的第二输出端连接反馈调节模块的第一输入端，交流生成模块的输出端连接输出供电模块的第一输入端，输出供电模块的输出端连接电流采样模块的输入端，电流采样模块的输出端连接反馈调节模块的第二输入端，反馈调节模块的输出端连接输出供电模块的第二输入端；
输出供电模块包括可控硅、负载、开关，可控硅的第一端连接变压器的输出端一端，可控硅的第二端连接开关的一端，开关的另一端连接第一接口/第二接口，第一接口和第二接口分别输入不同的PWM信号，其中第二接口输入反馈调节模块输出的PWM信号，可控硅的第三端连接负载的一端，负载的另一端连接变压器的输出端另一端；
反馈调节模块包括第一反相器、第五电阻、第六电容、第二反相器、第三反相器，继电器、第四二极管，第一反相器的电源端连接电流采样模块的输出端，第一反相器的输入端连接第五电阻的一端、第六电容的一端，第一反相器的输出端连接第五电阻的另一端、第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接第六电容的另一端、第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接输出供电模块的第二输入端，第二反相器的电源端连接第三反相器的电源端、继电器的一端、第四二极管的负极、供电模块的第二输出端，继电器的另一端接地，第二二极管的正极接地。
2.根据权利要求1所述的稳定型光伏发电智能供电系统，其特征在于，太阳能供电模块包括太阳能电池组、第一二极管、第一电容、第二电容，太阳能电池组的正极连接第一二极管的正极，太阳能电池组的负极接地，第一二极管的负极连接第一电容的一端、第二电容的一端，稳定输出模块的输入端，第一电容的另一端接地，第二电容的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的稳定型光伏发电智能供电系统，其特征在于，稳定输出模块包括第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三电容，第一电阻的一端连接第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、太阳能供电模块的输出端，第一电阻的另一端连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接第三电容的一端、供电模块的输入端，第三电容的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的稳定型光伏发电智能供电系统，其特征在于，供电模块包括第二电阻、第三电阻、第二二极管、第四电容，第二电阻的一端连接稳定输出模块的输出端、交流生成模块的输入端，第二电阻的另一端连接第三电阻的一端、第二二极管的负极、第四电容的一端、反馈调节模块的第一输入端，第三电阻的另一端接地，第二二极管的正极接地，第四电容的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的稳定型光伏发电智能供电系统，其特征在于，交流生成模块包括第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管，第三MOS管的D极连接第六MOS管的D极、供电模块的第一输出端，第三MOS管的S极连接变压器的输入端一端、第四MOS管的D极，第四MOS管的S极接地，变压器的输入端另一端连接第六MOS管的S极、第五MOS管的D极，第五MOS管的S极接地，第三MOS管V3、第四MOS管V4、第五MOS管V5、第六MOS管V6四个MOS管的G极都外接控制信号。
6.根据权利要求1所述的稳定型光伏发电智能供电系统，其特征在于，电流采样模块包括电流互感器、第三二极管、第五电容、第四电阻，电流互感器的一端连接第三二极管的正极，电流互感器的另一端接地，第三二极管的负极连接第五电容的一端、第四电阻的一端，第五电容的另一端接地，第四电阻的另一端连接反馈调节模块的第二输入端。
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