CN201430552Y - 一种小型的太阳能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能发电领域，尤其涉及具有直流输出和交流输出的太阳能发电系统。本实用新型的小型的太阳能发电系统，包括：光伏板阵列，输出连接至MPPT控制电路和微控制器；MPPT控制电路，输出连接至DC/AC逆变器和微控制器；微控制器，输出连接至蓄电池；DC/AC逆变器，输出连接至AC输出端；蓄电池，输出连接至DC/AC逆变器和DC输出端；AC输出端，输入连接至DC/AC逆变器；DC输出端，输入连接至蓄电池。本实用新型具有逆变电路，因此除输出DC电流外，还可以输出AC电流，可靠稳定寿命长、安装维护简便，且具备MPPT控制电路，效率更高。

Description

一种小型的太阳能发电系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电领域，尤其涉及具有直流输出和交流输出的太阳能发电系统。

背景技术

可再生能源领域的技术创新将在国家综合实力竞争中占据重要地位，可再生能源是未来可持续能源体系的重要支柱，可再生能源将逐渐取代传统化石能源而占据主导地位。可再生能源领域的技术创新能力，将成为国家综合竞争能力的重要方面，也将是国家经济、社会发展和国家安全的重要保障。开发和利用可再生能源是缓解我国资源瓶颈性约束和环境污染压力，保证能源可持续供应以及促进经济社会可持续发展的根本出路。太阳能是洁净无污染的巨大能源，最大限度地开发利用太阳能将是人类新能源利用方面的科技发展方向。光伏发电技术是太阳能利用极其重要的一面，近年来，由于世界能源的日趋紧张和光伏技术的不断发展，廉价的非晶硅太阳电池的生产技术已经成熟。光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。

而原有的太阳能利用技术的电源输出直接是DC输出，和现有的电器不易兼容。且，不具备最大功率点跟踪功能，效率不够高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种小型的太阳能发电系统，可与建筑物实现一体化结合，最大限度的发挥光伏发电系统的应用能力，满足居民生产、生活用电。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型的小型的太阳能发电系统，包括：

光伏板阵列，由复数个太阳能电池板组件彼此串联构成光伏阵列，输出连接至MPPT控制电路和微控制器；

MPPT控制电路，输入连接至光伏板阵列，输出连接至DC/AC逆变器和微控制器；

微控制器，输入连接至光伏板阵列和MPPT控制电路，输出连接至蓄电池；

DC/AC逆变器，输入连接至MPPT控制电路和蓄电池，输出连接至AC输出端；

蓄电池，输入连接至微控制器，输出连接至DC/AC逆变器和DC输出端；

AC输出端，输入连接至DC/AC逆变器；

DC输出端，输入连接至蓄电池。

进一步的，所述的DC/AC逆变器是单级SPWM逆变器。

更进一步的，所述的单级SPWM逆变器是直流输入端经过DC/AC转换及升压后再经过桥式整流和LC滤波后的BUS采样信号输入回授电路，再经回授电路处理回授回逆变器电路的直流输入端，LC滤波经过DC/AC逆变输出。

由上述技术方案可知，本实用新型具有逆变电路，因此除输出DC电流外，还可以输出AC电流，与家用电器可以很好兼容，可靠稳定寿命长、安装维护简便，且具备MPPT控制电路，效率更高。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理框图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1所示，本实用新型的小型的太阳能发电系统，包括：

光伏板阵列1，由复数个太阳能电池板组件彼此串联构成光伏阵列，输出连接至MPPT控制电路3和微控制器2；

MPPT控制电路3，输入连接至光伏板阵列1，输出连接至DC/AC逆变器5和微控制器2；

微控制器2，输入连接至光伏板阵列1和MPPT控制电路3，输出连接至蓄电池4；DC/AC逆变器5，输入连接至MPPT控制电路3和蓄电池4，输出连接至AC输出端61；

蓄电池4，输入连接至微控制器2，输出连接至DC/AC逆变器5和DC输出端62。

光伏电池阵列1由多个太阳能电池组件串联构成。本产品采用单晶硅电池组件构成。太阳能电池的输出功率是随机的，在不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。太阳能电池组件额定输出功率和用电器输入功率之间关系在华东地区大约是2-4∶1，具体比例要根据用电器每天工作时间以及对连续阴雨天用电要求决定。太阳能电池的输出功率大约120W/m²。光伏阵列的输出伏一一安特性曲线具有强烈的非线性，而且和太阳能辐射强度、环境温度、阴雨、雾等气象条件有密切关系。其输出为随日照而变化的直流电量，要使光伏发电系统工作有比较理想的工况，而且对任何日照都要发挥在当前日照下光伏阵列输出功率的最大潜力，这就要一个MPPT控制电路，使电源和负载之间能达到和谐、高效稳定的工作状态。MPPT控制电路的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。MPPT控制电路主要是检测主回路直流侧电流电压，计算出太阳电池阵列的输出功率，同时发出控制信号完成最大功率的跟踪，实现一些特殊保护功能，如过电压、超负荷、欠电压等。

进一步的，所述的DC/AC逆变器5是单级SPWM逆变器。所述的单级SPWM逆变器是直流输入端经过DC/AC转换及升压后再经过桥式整流和LC滤波后的BUS采样信号输入回授电路，再经回授电路处理回授回逆变器电路的直流输入端，LC滤波经过DC/AC逆变输出。DC/AC逆变器主要功能是将蓄电池4的直流电变换成交流电。采用逆变电路，经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载额定频率、额定电压匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。逆变器也应具有电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。

本实用新型为了有效实施对蓄电池的管理控制，连接至微控制器2进行控制，主要完成蓄电池4充放电管理和过充过放电控制、设备保护，如防止太阳电池方阵及蓄电池极性反接，内部短路以及防止由于雷击引起的击穿保护等、光伏系统工作状态显示、光伏系统数据及信息储存、光伏系统故障报警、光伏系统遥测、遥控及遥信等。对于蓄电池4来讲其组容量是个较为重要的物理量，由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。蓄电池容量的选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能够满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池容量过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。

本实用新型的AC输出端61，输入连接至DC/AC逆变器5，提供交流电源接口；DC输出端62，输入连接至蓄电池4，提供直流电源接口。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种小型的太阳能发电系统，其特征在于：包括

光伏板阵列(1)，由复数个太阳能电池板组件彼此串联构成光伏阵列，输出连接至MPPT控制电路(3)和微控制器(2)；

MPPT控制电路(3)，输入连接至光伏板阵列(1)，输出连接至DC/AC逆变器(5)和微控制器(2)；

微控制器(2)，输入连接至光伏板阵列(1)和MPPT控制电路(3)，输出连接至蓄电池(4)；

DC/AC逆变器(5)，输入连接至MPPT控制电路(3)和蓄电池(4)，输出连接至AC输出端(61)；

蓄电池(4)，输入连接至微控制器(2)，输出连接至DC/AC逆变器(5)和DC输出端(62)；

AC输出端(61)，输入连接至DC/AC逆变器(5)；

DC输出端(62)，输入连接至蓄电池(4)。

2.根据权利要求1所述的小型的太阳能发电系统，其特征在于：所述的DC/AC逆变器(5)是单级SPWM逆变器。

3.根据权利要求2所述的小型的太阳能发电系统，其特征在于：所述的单级SPWM逆变器是直流输入端经过DC/AC转换及升压后再经过桥式整流和LC滤波后的BUS采样信号输入回授电路，再经回授电路处理回授回逆变器电路的直流输入端，LC滤波经过DC/AC逆变输出。

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