CN202353229U - 并网式光伏供电防逆功装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种并网式光伏供电防逆功装置，包括负载功率采集模块，开关模块，光伏供电电池组，并网控制模块，所述负载功率采集模块用于监控电路负载实时功率值；所述并网控制模块与所述功率采集模块电连接，利用所述负载功率采集模块得到的所述实时功率值确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组的组数，其中并联连接的光伏供电电池的供电量小于所述实时功率值；所述开关模块与所述并网控制模块电连接，受所述并网控制模块控制，实现光伏供电电池组的导通和截止。本实用新型解决了现有光伏供电领域中存在的电流逆功问题，有效保证了光伏并网供电的安全性。

Description

并网式光伏供电防逆功装置

技术领域

本实用光伏发电并网供电技术领域，尤其是涉及一种并网式光伏供电防逆功装置。

背景技术

光伏供电是当前的热点技术，与现有交流发电供电网络的供电方式不同，现阶段一般作为交流供电的补充，但是光伏供电设备并网供电技术由于供电量通常为固定功率值，一旦某个时段所有负载消耗的总的功率相比较小于光伏供电设备供应的功率值，那么将对并网的交流电网造成电流的倒灌，形成电流逆功，从而可能损坏交流电网中的供电设备。

目前已有的防逆功装置是通过随时监控网侧的电压与电流，一旦发现向电网输入能量，会立即通过通讯控制逆变器降低输出电流，减小光伏系统发电功率；当出现通讯故障或其他系统故障时，防逆流控制器会控制输出接触器断开，从而彻底停止向电网供电。目前比较成熟的方案基本都是针对大型光伏供电工程的逆功率问题，发电功率在10kW-1MW之间，随着光伏供电逐渐为大众所接受，城市光伏工程大多是小型光伏供电工程，而目前还没有小型光伏供电工程的防逆功方案，尤其是针对小型光伏供电工程的单项用电防逆功装置。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种并网式光伏供电防逆功装置，用以解决光伏供电与交流电网并网过程中存在的逆功问题。

本实用新型实施例提供了一种并网式光伏供电防逆功装置，包括负载功率采集模块，开关模块，光伏供电电池组，并网控制模块，所述负载功率采集模块用于监测电路负载实时功率值；所述并网控制模块与所述负载功率采集模块电连接，利用所述负载功率采集模块得到的所述实时功率值确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组的瓦特数，并且并联连接的光伏供电电池的总瓦特数小于所述实时功率值；所述开关模块与所述并网控制模块电连接，受所述并网控制模块控制，实现光伏供电电池组的导通和截止。

本实用新型的构思在于：在负载端连接实时监测模块，在光伏供电端加入控制模块来控制光伏供电电量，两者之间由并网控制模块搭建桥梁。负载功率采集模块采集负载信息送入并网控制模块，并网控制模块通过对信息的分析处理得出结果送入开关模块，开关模块根据接收到得结果信号实现对光伏供电电池组的通断控制。从而通过对负载的实时监控，达到对电池组通断控制的目的，从而控制光伏供电永远小于负载需求。

简而言之，本实用新型的核心要素在于：1、针对负载的实时监测；2、对负载信息的分析处理；3、对光伏供电电池组通断的控制。

本实用新型提供一种并网式光伏供电防逆功装置，一种并网式光伏供电防逆功装置，包括负载功率采集模块(101)，开关模块(102)，并网控制模块(103)，光伏供电电池组(104)，其特征在于：所述光伏供电电池组(104)分为多组光伏供电电池子单元，通过对各光伏供电电池子单元的导通或者截止进行控制，构建不同的光伏供电电池子单元组合阵列，进而通过导通不同的光伏供电电池子单元组合阵列，使得所述光伏供电电池组(104)可以提供一系列不同的供电功率值；所述负载功率采集模块(101)用于实时监测电路负载(106)的实时功率值，并将监测到的实时功率值直接反馈给并网控制模块(103)；所述并网控制模块(103)与所述负载功率采集模块(101)电连接，接收负载功率采集模块(101)反馈的实时功率值，利用所述负载功率采集模块(101)监测所得到的所述实时功率值确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值，进而确定需要导通的光伏供电电池子单元组合阵列；所述开关模块(102)与光伏供电电池组(104)、电路负载(106)、和并网控制模块(103)电连接，受所述并网控制模块(103)的控制，通过控制不同的不同的光伏供电电池子单元组合阵列的导通和截止，控制光伏供电电池组(104)并网供电的功率值。

根据本实用新型的优选实施例，其中所述并网控制模块(103)确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值包括：在保证光伏供电电池组(104)的供电总功率小于所述监测到的实时功率值的前提下，计算得出与所述监测到的实时功率值最接近的供电功率值，作为需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值。

根据本实用新型的优选实施例，应用开关模块(102)对每组光伏供电电池子单元进行控制，所述开关模块包括与各组光伏供电电池子单元相连的多路开关子单元，所述开关模块的各开关子单元由所述并网控制模块(103)控制，确定各路开关子单元的导通和截止。

根据本实用新型的优选实施例，各组光伏供电电池子单元均为串联电池组，其功率由各自串联的光伏供电电池个数及光伏供电电池的供电功率决定，各组光伏供电电池子单元之间并联。

根据本实用新型的优选实施例，所述并网控制模块(103)是应用输入控制程序的单片机，对光伏供电电池组(104)进行控制，从而决定要导通的光伏供电电池子单元组合阵列。

根据本实用新型的优选实施例，还包括数码显示管或发光二极管，对导通的光伏供电电池子单元组合阵列构成图进行实时显示。

根据本实用新型的优选实施例，还包括光伏供电功率显示模块，用于对光伏供电功率进行实时显示。

根据本实用新型的优选实施例，所述光伏供电供电功率显示模块的显示设备包括指示灯，数码管或者液晶屏中任意一种。

根据本实用新型的优选实施例，所述开关模块是固态继电器控制电路，通过固态继电器对各光伏供电电池子单元的导通或者截止进行控制，从而构建不同的光伏供电电池子单元组合阵列。

综上所述，并网控制模块保证了负载用电量永远大于光伏供电量，使市电永远有微小电量流入用户端；负载功率采集模块保证对负载端变化的精确采集，在负载值出现变化时，装置能在最短时间内作出相应；开关模块控制电池组的通断路数，保证用户端能够最大限度的利用光伏供电。

本实用新型提供的并网式光伏供电防逆功装置，通过并网控制模块利用负载功率采集模块得到的负载端实时功率值确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组的瓦特数，在保证并联连接的光伏供电电池的总瓦特数小于所述实时功率值的条件下，可以有效的保证交流电网始终处于对负载供电的状态，解决了现有技术中存在的电流逆功问题，有效保证了光伏供电设备并网供电的安全性。

在本实用新型中，由于把光伏供电电池分组并联，通过对负载的实时监控决定光伏供电电池子单元导通的组合阵列，保证光伏输出功率总是小于负载消耗，使市电电网始终处于对负载供电状态。上述功能通过负载功率采集模块，开关模块，并网控制模块实现。从而解决了小型光伏供电并网工程的逆功率冲击市电电网问题；大多数小型光伏电站都接入电压等级为0.4kV的低压电网，基本为用户侧自备式电源系统，自发自用，不向中压电网或高压电网馈电。为了确保光伏供电系统只对内部电网供电，防止光伏供电进入市电电网，从而有效防止光伏系统向电网馈电，保证电网品质。

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本实用新型，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本实用新型限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本实用新型的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本实用新型的并网式光伏供电防逆功装置的结构原理图；

图2是本实用新型的并网控制模块、电池子单元及开关子单元的架构原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本实用新型做进一步的阐述。

本实用新型实施例提供了一种并网式光伏供电防逆功装置，在该并网式光伏供电防逆功装置根据实时负载功率需求情况对光伏供电设备的电池进行导通或断开操作，在保证并联连接的光伏供电电池输出功率的总瓦特数小于负载实时功率值的条件下，可以有效的使得交流电网始终处于对负载供电状态，保障光伏供电设备与交流电网并网的安全性。

本实用新型的控制策略在于通过对消耗端实时功率值和光伏供电电池组供电值的大小对比，决定对电池组的导通和截止，保证光伏供电电池组的供电量永远小于消耗端需要的电量。

本实用新型的实施例提供的并网式光伏供电防逆功装置的结构原理图如图1所示，该并网式光伏供电防逆功装置包括：负载功率采集模块101，开关模块102，并网控制模块103，以及光伏供电电池组104，交流电网105和负载106。

负载功率采集模块101与负载106连接，用于监测电路的负载106的实时功率值，并将需求的实时功率值(即监测值)直接反馈给并网控制模块103。并网控制模块103与负载功率采集模块101电连接，接收负载功率采集模块101反馈的实时负载功率值，并网控制模块103内部输入事先设定的分析程序，利用负载功率采集模块101得到的实时功率值进行数值对比，并在保证供电功率小于负载功率的前提下尽可能提供与负载功率值最接近的供电功率，通过确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组104的功率值(瓦特数)，得到需要导通的电池子单元的组合阵列，并通过与光伏供电电池组104相连接的数码管或者发光二极管对导通的电池子单元组合阵列构成图(即导通的电池子单元组合阵列，通过导通哪些电池子单元而构成)进行显示。

也就是说，在保证光伏供电电池组(104)的供电总功率小于所述监测到的实时功率值的前提下，计算得出与所述监测到的实时功率值最接近的供电功率值，作为需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值。并网控制模块(103)根据如上方法所确定的需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值，进而确定需要导通的光伏供电电池子单元。

由于需要控制光伏供电的供电功率要小于负载106的实时需求功率，从而保证了不会形成光伏供电电池组104对交流电网105的逆功，所以并联连接的光伏供电电池组104的瓦特数小于实时功率值；开关模块102与并网控制模块103电连接，开关模块102受到并网控制模块103的控制，同时还电连接到光伏供电电池组104和负载106，控制光伏供电电池组并网供电的导通(连接)和截止(断开)。

在优选实施例中，将光伏供电电池组104的电池阵列分组为多个光伏供电电池子单元，应用开关模块102对每组光伏供电电池子单元进行控制，所述开关模块包括与各组光伏供电电池子单元相连的多路开关子单元，所述开关模块的各开关子单元由所述并网控制模块103控制，确定各路开关子单元的导通和截止。

其中，各组光伏供电电池子单元均为串联电池组，其功率由各自串联的光伏供电电池个数及光伏供电电池的供电功率决定，各组光伏供电电池子单元之间并联。

在优选实施例中，所述并网控制模块103是应用输入控制程序的单片机，对光伏供电电池组104进行控制，从而决定要导通的光伏供电电池子单元组合阵列。

该实施例中还可以包括：光伏供电供电功率显示模块，用于将并网控制模块103确定的需要导通的光伏供电电池组104的供电功率(瓦数)显示出来，使得结果更加直观。光伏供电供电功率显示模块的显示设备可以但不局限于是指示灯，数码管，发光二极管或者液晶屏。在优选实施例中，开关模块102是固态继电器控制电路，通过固态继电器对电池组的导通或者截止进行控制

本实用新型的并网控制模块、电池子单元及开关子单元的架构原理图如图2所示，该并网式光伏供电防逆功装置包含的相应部件与图1相同，其中的开关模块102以及光伏供电电池组104分别包括若干子单元。具体为：第一开关子单元1021，第二开关子单元1022，第三开关子单元1023，第四开关子单元1024；第一电池子单元1041，第二电池子单元1042，第三电池子单元1043，第四电池子单元1044；其中第一开关子单元1021与第一电池子单元1041电连接，第二开关子单元1022与第二电池子单元1042电连接，第三开关子单元1023与第三电池子单元1043电连接，第四开关子单元1024与第四电池子单元1044电连接；同时整个开关模块的四路开关由并网控制模块进行控制，确定各路开关的开启和关闭，与开关子单元相互电连接的电池子单元分别受对应的开关子单元控制，实现四路电池子单元的导通与截止，完成并网供电。

在优选实施例中，每一个电池子单元均为1.5千瓦供电功率串联电池组时，对外可提供总功率为6千瓦的供电功率，并且，由并网控制模块控制的开关子单元确定其通断后，可以实现0千瓦、1.5千瓦、3千瓦、4.5千瓦和6千瓦5个等级的供电功率输出，在实现并网供电过程中需要注意的是光伏供电设备提供的电压值应该与交流电网提供的电压值相适应。

另一种光伏供电电池组配置模式可以是功率按级数增长情况进行配置，例如可以是第一电池子单元1041为2.7千瓦供电功率的串联电池组，第二电池子单元1042为5.4千瓦供电功率的串联电池组，第三电池子单元1043为10.8千瓦供电功率的串联电池组，第四电池子单元1044为21.6千瓦供电功率的串联电池组。通过实现输入设定程序的并网控制模块103对负载的实时功率值进行分析，计算后得出与负载的实时功率值最接近的供电功率值，从而控制开关的通断(导通/截止)，可实现16个等级的供电功率输出，使供电输出更加精细，在实现并网供电过程中需要注意的是光伏供电设备提供的电压值应该与交流电网提供的电压值相适应，并且每一路电池子单元的供电电压相同。同样，可以通过与光伏供电电池组104相连接的数码管或者发光二极管对导通的电池子单元的组合阵列构成图(即导通的电池子单元组合阵列，通过导通哪些电池子单元而构成)进行显示。

在本实用新型的优选实施例中，应用输入控制程序的单片机对光伏供电电池组进行控制，从而决定光伏供电电池组接通的电池子单元组合阵列。在本实施例中，是通过每组光伏供电电池子单元的输入功率与负载值的对比，决定光伏供电端导通的电池子单元的组合阵列。所述单片机为51型单片机；所述控制程序为具有运算、比较、识别、控制功能的C语言程序。

在优选实施例中，以四路电池子单元供电，实际可以不局限于四路，也可以是两路电池子单元供电、三路电池子单元供电，五路电池子单元供电，或者更多，具体情况可以依据并网供电的电网实际情况为依据进行规划。该实施例以6千瓦的总供电功率为例子，实际中根据各种光伏供电设备本身的特点以及并网供电的不同情况可以为其他数值的总供电功率。

在优选实施例中还可以包括：光伏供电供电功率显示模块，用于将并网控制模块103确定的需要连接的光伏供电电池组104的供电瓦数显示出来。使得结果更加直观。光伏供电供电功率显示模块的显示设备可以但不局限于是指示灯，数码管或者液晶屏。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种并网式光伏供电防逆功装置，包括负载功率采集模块(101)，开关模块(102)，并网控制模块(103)，光伏供电电池组(104)，其特征在于：

所述光伏供电电池组(104)分为多组光伏供电电池子单元，通过对各光伏供电电池子单元的导通或者截止进行控制，构建不同的光伏供电电池子单元组合阵列，进而通过导通不同的光伏供电电池子单元组合阵列，使得所述光伏供电电池组(104)可以提供一系列不同的供电功率值；

所述负载功率采集模块(101)用于实时监测电路负载(106)的实时功率值，并将监测到的实时功率值直接反馈给并网控制模块(103)；

所述并网控制模块(103)与所述负载功率采集模块(101)电连接，接收负载功率采集模块(101)反馈的实时功率值，利用所述负载功率采集模块(101)监测所得到的所述实时功率值确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值，进而确定需要导通的光伏供电电池子单元组合阵列；

所述开关模块(102)与光伏供电电池组(104)、电路负载(106)、和并网控制模块(103)电连接，受所述并网控制模块(103)的控制，通过控制不同的不同的光伏供电电池子单元组合阵列的导通和截止，控制光伏供电电池组(104)并网供电的功率值。

2.根据权利要求1的并网式光伏供电防逆功装置，其中所述并网控制模块(103)确定需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值包括：

在保证光伏供电电池组(104)的供电总功率小于所述监测到的实时功率值的前提下，计算得出与所述监测到的实时功率值最接近的供电功率值，作为需要与交流电网并联连接的光伏供电电池组(104)的功率值。

3.如权利要求1所述的并网式光伏供电防逆功装置，其特征在于应用开关模块(102)对每组光伏供电电池子单元进行控制，所述开关模块包括与各组光伏供电电池子单元相连的多路开关子单元，所述开关模块的各开关子单元由所述并网控制模块(103)控制，确定各路开关子单元的导通和截止。

4.如权利要求1-3任一项所述的并网式光伏供电防逆功装置，其特征在于：

各组光伏供电电池子单元均为串联电池组，其功率由各自串联的光伏供电电池个数及光伏供电电池的供电功率决定，各组光伏供电电池子单元之间并联。

5.如权利要求1-3任一项所述的并网式光伏供电防逆功装置，其特征在于所述并网控制模块(103)是应用输入控制程序的单片机，对光伏供电电池组(104)进行控制，从而决定要导通的光伏供电电池子单元组合阵列。

6.如权利要求1-3任一项所述的并网式光伏供电防逆功装置，其特征在于还包括数码显示管或发光二极管，对导通的光伏供电电池子单元组合阵列构成图进行实时显示。

7.如权利要求1-3任一项所述的并网式光伏供电防逆功装置，其特征在于还包括光伏供电功率显示模块，用于对光伏供电功率进行实时显示。

8.如权利要求7所述的并网式光伏供电防逆功装置，所述光伏供电供电功率显示模块的显示设备包括指示灯，数码管或者液晶屏中任意一种。

9.如权利要求1-3任一项所述的并网式光伏供电防逆功装置，其特征在于所述开关模块是固态继电器控制电路，通过固态继电器对各光伏供电电池子单元的导通或者截止进行控制，从而构建不同的光伏供电电池子单元组合阵列。

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