CN201018313Y - 一种家庭太阳能供电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能供电系统，包括若干块太阳能电池板、直流母线和连接于直流母线上的逆变器，其中，还包括若干块太阳能电池管理模块和一系统控制器，每一太阳能电池管理模块分别与每一太阳能电池板串联后与连接有逆变器的直流母线连接以将电池管理模块的输出电压输给逆变器，经由逆变器给家庭电网和公共电网供电，所述的太阳能电池管理模块并联后和逆变器一起通过通讯总线与系统控制器连接。本实用新型能够根据用户需要配置所需要的太阳能电池板，并且通过太阳能电池板管理模块对太阳能电池板进行管理和监控，大大提高了太阳能电池板的工作效率。

Description

一种家庭太阳能供电系统
技术领域
本实用新型涉及一种供电系统，尤其涉及一种家庭太阳能供电系统。
技术背景
目前，在太阳能供电系统中，一般先是由若干个光电池串组成一定电压的太阳能电池板，再将该电池板进行串联，并将串联后的电池板与直流母线连接来供电，这样的连接方式存在以下缺点：
1)由于各个太阳能电池板均串联在一起，因此，只要其中一个电池板出现故障，整个回路就不能正常运作。
2)对于家庭用户来说，不同的家庭对电的需求不同，各个太阳能电池板串联后供电，会造成能量的浪费。
3)由于各个太阳能电池板串联，每个太阳能电池板不能工作在最高功率点，使得太阳能电池板的效率低。
4)没有对每个电池板的统一的管理模块，不能根据环境的变化找出每个太阳能电池板的最大功率点。
5)逆变器不能保持工作在最高效率点。
发明内容
本实用新型的目的是为克服以上缺点而提供一种家庭太阳能供电系统，该太阳能供电系统能够根据用户需要配置所需要的太阳能电池板，并且通过太阳能电池板管理模块对太阳能电池板进行管理和监控，大大提高了太阳能电池板的工作效率。
实现上述目的的技术方案是：一种家庭太阳能供电系统，包括若干块太阳能电池板、直流母线和连接于直流母线上的逆变器，其中，还包括若干块太阳能电池管理模块和一系统控制器，其中，每一太阳能电池管理模块分别与每一太阳能电池板串联后与连接有逆变器的直流母线连接以将电池管理模块的输出电压输给逆变器，经由逆变器给家庭电网和公共电网供电，所述的太阳能电池管理模块并联后和逆变器一起通过通讯总线与系统控制器连接。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，还包括一升压器/充电器和一蓄电池，它们串联后接入至直流母线。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的升压器/充电器还通过通讯总线与系统控制器相连。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，还包括一控制开关，它与逆变器串联。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的控制开关还通过通讯总线与系统控制器相连。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的太阳能电池管理模块为一反激电路。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的通讯总线为有线通讯总线或无线通讯总线。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的每一太阳能电池板由若干个光电池串联而成。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的太阳能电池板至少为1块。
上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的蓄电池的电压采用与太阳能电池板相同的电压，功率大于或等于逆变器的额定功率。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种家庭太阳能供电系统通过将太阳能电池板并联，大大地提高太阳能电池板的工作效率，并能够根据用户的不同的需要进行有选择性的配置，使得一个太阳能电池板的故障不影响整个太阳能供电系统，并通过串联太阳能电池板管理模块来找出不同环境下的每个太阳能电池板的最大功率点，节省了大量能量。
附图说明
图1是本实用新型一种太阳能供电系统的结构图；
图2是本实用新型一种太阳能供电系统的太阳能电池板管理模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式，对本实用新型的一种太阳能供电系统作进一步的说明。
请参阅图1是本实用新型一种太阳能供电系统的结构图，包括若干块太阳能电池板1、直流母线7、连接于直流母线7上的逆变器4、与逆变器4串联的控制开关9、若干块太阳能电池管理模块2、系统控制器3、升压器/充电器6、蓄电池5，升压器/充电器6和蓄电池5串联后接入至直流母线7，其中：
本实施例中太阳能电池板1由至少72个0.5V的光电池(图中未示出)串联，可能再由若干并联，视太阳能电池板1的容量而定，而成并具有端电压36V，太阳能电池板1至少为一块，它将太阳能转换为直流电，它要求一直在最大功率追踪(MPPT)工作的状态下使用，它由太阳能电池管理模块2控制执行。
太阳能电池管理模块2在本实施例中为一反激电路，在图示的情况下，每个太阳能电池板1拥有一个直流-直流变换器(图中未示出)。如果该系统与公共电网11相连，太阳能电池板1可以在恒功率模式下运行，如果该系统没有与公共电网11相连，太阳能电池板1可以在恒电压模式下运行。太阳能电池管理模块2在任何时候以及在任何情况下，例如温度、光强度等，都能充分利用每个太阳能电池板的最大功率，同时，还能保持电池在健康的状态下运行，以延长电池寿命，并能检测损坏的电池板。在分布式的情况下，每个直流-直流变换器基于太阳能电池板1的状况以及逆变器4的操作模式来调整输出功率，此时需要一个系统级控制器来配合整个操作(不排除逆变器兼任系统控制器的可能)。有了太阳能电池管理模块2，蓄电池5不能对太阳能电池板1放电，可以省掉反向保护二极管，同时也避免了其对应的传导损失，该太阳能电池板管理模块2除了能实现最大功率点跟踪(MPPT)，还具有控制，保护，监控，故障单元指示，寿命预测，电压转换和隔离等功能。
系统控制器3提供系统和环境间的接口，例如人或者更高级别的控制器，例如，数字家庭控制器，同时，它控制并协调系统中的操作模式。
逆变器4采用全桥单相逆变器，它将380V的直流电转换成220或120的交流电，总功率在3~5KW或4~6KVA，如果该系统与公共电网11相连，它运行在恒功率模式，如果该系统没有与公共电网11相连，它运行在恒电压或恒功率模式。
蓄电池5的电压采用与太阳能电池板相同的电压，诸如36伏，功率大于或等于逆变器的额定功率，诸如3KW，它用于当公共电网11停电的情况下，而且太阳能不足以支持家用负载，对逆变器4进行后备。
升压器/充电器6用来控制蓄电池5，当它们串联安装完后，在不同的工作环境下工作，当得到交流电，电池在充电模式。当公共电网11停电的情况下，太阳能不足以支持负载，电池将在升压模式放电。
控制开关9是双向的开关，当公共电网11停电或公共电网11短路时，控制开关9需要立刻将逆变器4从公共电网11上断开，再次连接公共电网11时需要配合逆变器4的工作状态。
每一太阳能电池管理模块2分别与每一太阳能电池板1串联后与连接有逆变器4的直流母线7连接以将电池管理模块2的输出电压输给逆变器4，经由逆变器4给家庭电网10和公共电网11供电，太阳能电池管理模块2并联后和逆变器4、控制开关9、升压器/充电器6一起通过通讯总线8与系统控制器3连接，该通讯总线8可以是有线通讯总线或无线通讯总线。
请参阅图2，图2示出了本实用新型一种太阳能供电系统的太阳能电池板管理模块2的电路图。
当Q导通时，电流流过变压器T1的Na线圈，此时，线圈Np和线圈Ns由于极性相反，没有电流流过。线圈Na中的电流以比例为Vin/Lu的比例线性增加，其中，Lu是变压器T1的激磁电感，在Q导通的时间内，即占空比，能量存储在变压器上；当Q截止时，能量从线圈Ns通过D1释放到输出电容和负载上，在Q下次导通之前，存储在变压器磁化电感上的能量全部释放。通过控制占空比，可以控制输出电压。在本实施例中，控制电压的输出并不是最重要的，重要的是找出输入即太阳能电池板的最大功率，在每个开关周期中，Q导通的时期中，存储在变压器上的能量与输入电压成比例，通过调节占空比，可以控制从输入至输出的平均功率。
在本实用新型中，由于太阳能电池板1并联，使系统的供电量能够更精确地管理，系统的调制易实施，实现更大范围的调制，每个太阳能电池板1在阴天或者不同温度下，都能独立提供最大功率，并且，损坏的光电池可以在最小控制范围内被隔离。太阳能电池板1与逆变器4以及相互间都被隔离开来，这样在短路时，可以避免由短路引起的火灾和对人体的触电，雷击所引起的对太阳电池板1的危害可以被限制到最低。该系统能够有多种配置，可以用并网发电或者独立供电，带有或者不带有蓄电池5，当交流网断电时，有不间断电源UPS功能，易整合进入无线连接的“数字家庭”系统。
虽然本实用新型的一种太阳能供电系统已参照当前的具体实例进行了描述，但是本技术领域的普通技术人员应该认识到，以上的实例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化和修改。因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实例的变化，变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种家庭太阳能供电系统，包括若干块太阳能电池板、直流母线和连接于直流母线上的逆变器，其特征在于：还包括若干块太阳能电池管理模块和一系统控制器，其中，每一太阳能电池管理模块分别与每一太阳能电池板串联后与连接有逆变器的直流母线连接以将电池管理模块的输出电压输给逆变器，经由逆变器给家庭电网和公共电网供电，所述的太阳能电池管理模块并联后和逆变器一起通过通讯总线与系统控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：还包括一升压器/充电器和一蓄电池，它们串联后接入至直流母线。
3.根据权利要求2所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的升压器/充电器还通过通讯总线与系统控制器相连。
4.根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：还包括一控制开关，它与逆变器串联。
5.根据权利要求4所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的控制开关还通过通讯总线与系统控制器相连。
6.根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的太阳能电池管理模块为一反激电路。
7.根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的通讯总线为有线通讯总线或无线通讯总线。
8.根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的每一太阳能电池板由若干个光电池串联而成。
9.根据权利要求7所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的太阳能电池板至少为1块。
10.根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于：所述的蓄电池的电压采用与太阳能电池板相同的电压，功率大于或等于逆变器的额定功率。
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