CN201985605U - 一种光伏电源系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种光伏电源系统，涉及电力电子技术领域，该光伏电源系统包括：太阳能供电装置和蓄电池供电装置；所述太阳能供电装置与市电电网相连；所述蓄电池供电装置与市电电网相连；所述太阳能供电装置与所述蓄电池供电装置相互连接。采用本实用新型不但可以同时适用于电网不稳定的地方，还可以提高太阳能能量的利用率。

Description

一种光伏电源系统
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种光伏电源系统。
背景技术
目前，光伏逆变系统为光伏发电系统的核心部分。由于光伏发电系统中的光伏阵列所发的电能为直流电能，但直流供电不便于直接并入到交流电网中，也不便于直接为交流负载提供能量，因此，需要使用光伏逆变系统把直流电变换为交流电。
然而，所述光伏逆变系统通常可以分为两种；一种为光伏并网逆变系统，另一种为光伏离网逆变系统。其中，所述并网逆变系统在无市电时，逆变系统不能工作。因此，所述并网逆变系统不能发挥太阳能的最大工作效率，不适合适用应用在电网不稳定的地方。而所述离网逆变系统在工作在离网状态时，由于太阳能输出功率不稳定，需要配比实际负载功率大很多的太阳能极板，使太阳能不能发挥最大效能，同时需要配大容量蓄电池，蓄电池长期处于充放电循环状态，因此蓄电池寿命低。系统可靠性差且维护成本高。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种光伏电源系统。为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
一种光伏电源系统，包括：太阳能供电装置和蓄电池供电装置；
所述太阳能供电装置与市电电网相连；
所述蓄电池供电装置与市电电网相连；
所述太阳能供电装置与所述蓄电池供电装置相互连接。
进一步地，所述太阳能供电装置包括：太阳能极板、稳压电路、直流/交流转化电路以及逆变控制电路；
所述太阳能极板，用于收集太阳光能，并将光能转化为电能；
所述稳压电路，用于将所述太阳能极板转化的电能进行稳压处理和最大功率追踪，获取稳压直流电能；
所述直流/交流转化电路，用于将所述稳压处理后的直流电能转化为市电电网的交流电能；和/或将所述蓄电池供电装置传输过来的直流电能转化为市电电网的交流电能；
所述逆变控制电路，用于控制所述稳压电路和所述直流/交流转化电路进行相应的电能转化。
进一步地，所述蓄电池供电装置包括：隔离升压电路、蓄电池组、充电器以及蓄电池组管理电路；
所述隔离升压电路，在太阳能和电网电能不足的情况下，将蓄电池组中的低压电能转化为与所述稳压电路输出电压相匹配的高压电能，并将所述高压电能传输给所述直流/交流转化电路，在蓄电池组充电的状态下，将所述蓄电池供电装置与所述太阳能供电装置隔离断开；
所述蓄电池组，用于通过所述充电器存储所述太阳能极板以及市电电网中充裕的电能；
所述充电器，用于将所述太阳能极板以及市电电网中充裕的电能存储到所述蓄电池组中；
所述蓄电池组管理电路，用于控制管理所述蓄电池组以及充电器进行充放电。
进一步地，所述太阳能极板的开路电压在300V至600V之间；所述蓄电池组的输入电压为额定48V。
进一步地，所述稳压电路为BOOST电路。
进一步地，所述BOOST电路为非隔离BOOST转换电路。
进一步地，所述隔离升压电路为高频隔离直流升压变换器。
本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统，该系统包括：太阳能供电装置和蓄电池供电装置；所述太阳能供电装置与市电电网相连；所述蓄电池供电装置与市电电网相连；所述太阳能供电装置与所述蓄电池供电装置相互连接。本实用新型可以在无市电和/或太阳能供电装置供电不足情况下，通过蓄电池供电装置与太阳能供电装置共同为负载提供能量；或者，无太阳能供电装置供电的情况下，由所述蓄电池供电装置为负载提供能量。在有市电的情况下，通过蓄电池供电装置存储所述太阳能供电装置与市电所充裕的电能。采用本实用新型不但可以同时适用于电网不稳定的地方，还可以提高太阳能能量的利用率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统的电路示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在太阳能充足，且市电为有电状态的供电示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在太阳能充足，且市电为无电状态的供电示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在太阳能不足，且市电为无电状态的供电示意图；
图6为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在无太阳能，且市电为无电状态的供电示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在无太阳能，且市电为有电状态的供电示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统进行详细描述。
如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统结构示意图；所述光伏电源系统包括：太阳能供电装置101和蓄电池供电装置102；
所述太阳能供电装置101与市电电网相连；
所述蓄电池供电装置102与市电电网相连；
所述太阳能供电装置101与所述蓄电池供电装置102相互连接。
如图2所示，为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统的电路示意图；所述光伏电源系统包括：太阳能供电装置101和蓄电池供电装置102；
其中，所述太阳能供电装置101包括：太阳能极板1、稳压电路2、直流/交流DC/AC转化电路4以及逆变控制电路3；
所述太阳能极板1，用于收集太阳光能，并将光能转化为电能；所述太阳能极板的开路电压在300V至600V之间。
所述稳压电路2，用于将所述太阳能极板转化的电能进行稳压处理，获取稳压直流电能；所述稳压电路为BOOST电路；所述BOOST电路为非隔离BOOST转换电路。
所述直流/交流DC/AC转化电路4，用于将所述稳压处理后的直流电能转化为市电电网9的交流电能；
所述逆变控制电路3，用于控制所述稳压电路和所述直流/交流转化电路4进行相应的电能转化。
其中，所述蓄电池供电装置102包括：隔离升压电路(DC/DC)5、蓄电池组6、充电器7以及蓄电池组管理电路8；
所述隔离升压电路DC/DC，用于在太阳能和电网电能不足的情况下，将蓄电池组中的低压电能转化为与所述稳压电路输出电压相匹配的高压电能，并将所述高压电能传输给所述直流/交流转化电路，在蓄电池组充电的状态下，将所述蓄电池供电装置与所述太阳能供电装置隔离断开；所述隔离升压电路为高频隔离直流升压变换器。
所述蓄电池组6，用于通过所述充电器7存储所述太阳能极板以及市电电网9中充裕的电能；所述蓄电池组的输入电压为额定48V。
所述充电器7，用于将所述太阳能极板1以及市电电网9中充裕的电能存储到所述蓄电池组6中；
所述蓄电池组管理电路8，用于控制管理所述蓄电池组6以及充电器7进行充放电。
需要说明的是，在市电电网有电时，太阳能电池板通过稳压电路，DC/AC给电网输电。当市电电网异常或停电时，通过所述太阳能供电装置给负载12供电。当太阳能供电装置不能满足负载功率时，所述蓄电池供电装置中的蓄电池组通过高频隔离升压电路DC/DC输出，该DC/DC输出与太阳能供电装置中的非隔离BOOST转换电路的输出并联，通过DC/AC逆变部分给负载应急供电，保证负载连续工作。应用该系统保证了太阳能极板效能利用最大，同时保证了负载连续工作。
基于以上所述实施例，设太阳能极板的最大开路电压在300-600VDC之间，蓄电池组为四节12Vq铅酸蓄电池串联成的48VDC蓄电池组，电网为220VAC，50Hz交流电压，高频隔离直流升压变换器为将直流48V升至400V直流变换器，直流交流转换器是将直流400VDC转换为交流电能的逆变器。其中，市电电网与太阳能供电装置与蓄电池供电装置之间设置有开关10；负载12与太阳能供电装置与蓄电池供电装置之间也设置有开关11如图2、3、4、5、6、7所示。
所述逆变控制电路，用于控制所述稳压电路和所述直流/交流转化电路进行相应的电能转化。例如：控制太阳能极板MPPT工作点，匹配太阳能极板和蓄电池的能量，确保任何时刻太阳能电池板最大功率输出，控制将DC-AC的转化，控制DC-AC部分有市电时并网，在恒电流模式下工作，无市电时离网，横压模式下工作等等。
所述蓄电池组管理电路，用于控制管理所述蓄电池组以及充电器进行充放电。例如：检测蓄电池组电压，控制充电器的均充和浮充，在蓄电池电压低时控制均充充电，蓄电池组充满后浮充充电，提高蓄电池组寿命。在检测到蓄电池过放电时，关闭高频隔离直流升压变换器，保证蓄电池组不被过放电损坏。
如图3表示了一种光伏电源系统在太阳能充足，且市电为有电状态的供电示意图；在市电电网有电时，在太阳能极板提供的能量大于负载所需能量情况下，太阳能极板的能量给负载供电，并给蓄电池组充电，同时将剩余的能量提供给电网，以保证太阳能极板能效发挥大到最大。电能从太阳能极板经过BOOST电压变换稳定后给DC-AC转换器，DC-AC转换器并网工作，同时负载和充电器从电网上取能量，多余能量回馈给市电电网。这种情况下逆变控制电路将高频隔离直流升压变换器关闭。这是系统工作为并网模式。
如图4为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在太阳能充足，且市电为无电状态的供电示意图；这时，市电电网与所述光伏电源系统已断开。太阳能供电装置将能量直接提供能给负载，同时将多余的能量提供到蓄电池。这样保证太阳能极板的能量最大工作。太阳能极板的能量电能从太阳能极板经过BOOST电压变换稳定后给DC-AC转换器，这时DC-AC转换器离网工作，DC-AC转换器将能量提供给负载，同时将多余的能量通过充电器储存到蓄电池组中，这时高频隔离直流升压变换器关闭。此时为离网太阳能应急工作模式。
如图5为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在太阳能不足，且市电为无电状态的供电示意图；在市电电网为无市电且太阳能不足时，不能提供给负载足够的能量，这时太阳能供电装置和蓄电池供电装置同时给负载供电，以保证负载可靠工作。太阳能极板通过BOOST电压变换到400V左右，同时高频隔离直流升压变换器将蓄电组48VDC电能生压倒400V左右与BOOST电压变换的电压并联，同时提供给DC-AC转换器，DC-AC转换器将400V直流能量转化为交流220V提供给负载。这时通过逆变控制电路控制太阳能极板的输出功率最大，剩余能量靠蓄电池补充。这时充电器停止工作。这种为太阳能蓄电池应急工作方式。
如图6为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在无太阳能，且市电为无电状态的供电示意图；这时通过蓄电池组给负载应急工作，蓄电池组通过高频隔离直流升压，在经过DC-AC转换器将电能转换为220V交流，供负载工作。这时充电器和BOOST电压变换都停止工作。这时为蓄电池应急工作模式。
如图7为本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统在无太阳能，且市电为有电状态的供电示意图；此外在夜间没有太阳能，但市电电网有有电时的工作状态下，非隔离BOOST变压转换、直流交流转换器、高频隔离直流升压变换器都不工作，只是通过充电器给蓄电池组充电。
从上述工作模式中可知，该系统有两种工作方式，即有市电时向市电网馈电和市电电网无电的应急工作模式。具体的讲，该光伏电源系统在有无电网电压的情况下均可工作，同时没有电网电压时将太阳能储存到蓄电池组，在太阳能不足时蓄电池组放出能量供负载工作。因此在电网不稳定的地方该系统相对于传统的并网或离网逆变器具有太阳能的利用率发挥到最大。系统通过市电、太阳能、和蓄电池组同时供给能量，因此可以最大保证负载的不间断供电。该系统将太阳能电池板串组成400V左右的电压直接通过非隔离BOOST转换电路逆变，因此具有很高的工作效率。该系统采用先进的蓄电池组管理系统，有效地保护蓄电池，同时在有市蓄电池组充满时，蓄电池组一直处于浮充状态，因此提高了电池组的寿命。
本实用新型实施例提供的一种光伏电源系统，该系统包括：太阳能供电装置和蓄电池供电装置；所述太阳能供电装置与市电电网相连；所述蓄电池供电装置与市电电网相连；所述太阳能供电装置与所述蓄电池供电装置相互连接。本实用新型可以在无市电和/或太阳能供电装置供电不足情况下，通过蓄电池供电装置与太阳能供电装置共同为负载提供能量；或者，无太阳能供电装置供电的情况下，由所述蓄电池供电装置为负载提供能量。在有市电的情况下，通过蓄电池供电装置存储所述太阳能供电装置与市电所充裕的电能。采用本实用新型不但可以同时适用于电网不稳定的地方，还可以提高太阳能能量的利用率。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种光伏电源系统，其特征在于，包括：太阳能供电装置和蓄电池供电装置；
所述太阳能供电装置与市电电网相连；
所述蓄电池供电装置与市电电网相连；
所述太阳能供电装置与所述蓄电池供电装置相互连接。
2.根据权利要求1所述的光伏电源系统，其特征在于，所述太阳能供电装置包括：太阳能极板、稳压电路、直流/交流转化电路以及逆变控制电路；
所述太阳能极板，用于收集太阳光能，并将光能转化为电能；
所述稳压电路，用于将所述太阳能极板转化的电能进行稳压处理和最大功率追踪，获取稳压直流电能；
所述直流/交流转化电路，用于将所述稳压处理后的直流电能转化为市电电网的交流电能；和/或将所述蓄电池供电装置传输过来的直流电能转化为市电电网的交流电能；
所述逆变控制电路，用于控制所述稳压电路和所述直流/交流转化电路进行相应的电能转化。
3.根据权利要求2所述的光伏电源系统，其特征在于，所述蓄电池供电装置包括：隔离升压电路、蓄电池组、充电器以及蓄电池组管理电路；
所述隔离升压电路，在太阳能和电网电能不足的情况下，将蓄电池组中的低压电能转化为与所述稳压电路输出电压相匹配的高压电能，并将所述高压电能传输给所述直流/交流转化电路，在蓄电池组充电的状态下，将所述蓄电池供电装置与所述太阳能供电装置隔离断开；
所述蓄电池组，用于通过所述充电器存储所述太阳能极板以及市电电网中充裕的电能；
所述充电器，用于将所述太阳能极板以及市电电网中充裕的电能存储到所述蓄电池组中；
所述蓄电池组管理电路，用于控制管理所述蓄电池组以及充电器进行充放电。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光伏电源系统，其特征在于，所述太阳能极板的开路电压在300V至600V之间；所述蓄电池组的输入电压为额定48V。
5.根据权利要求4所述的光伏电源系统，其特征在于，所述稳压电路为BOOST电路。
6.根据权利要求5所述的光伏电源系统，其特征在于，所述BOOST电路为非隔离BOOST转换电路。
7.根据权利要求6所述的光伏电源系统，其特征在于，所述隔离升压电路为高频隔离直流升压变换器。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Anhui Dynamic Power Co., Ltd.

Assignor: Beijing Power Producer Science and Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2012340000063

Denomination of utility model: Photovoltaic power supply system

Granted publication date: 20110921

License type: Exclusive License

Record date: 20120326

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20110921