CN202353298U - 家用太阳能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种家用太阳能发电系统，包括家用电源模块、家用监测保护模块、家用电输出模块、主控模块和人机交互模块，通过将并行的太阳能发电系统和市电系统整合到家用电源模块，通过将并行的太阳能发电系统和市电系统整合到家用电源模块，而后在主控模块的控制下，统一使用家用监测保护模块对直流电和交流电进行监测与保护，由家用电输出模块输出家用电，并在人机交互模块显示系统当前状态并输入控制命令，实现了将太阳能发电系统与家居市电结合到一起，使用统一的配电设备，根据用户的需要切换市电或太阳能电，方便用户使用的功能。

Description

家用太阳能发电系统
技术领域
    本实用新型涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种将太阳能发电系统整合入家居用电中的系统。 
背景技术
随着电荒问题的加剧，城市与农村拉闸限电越来越频繁，对群众的日常生活造成很大的不便。为了使城市居民能够在断电时仍有电可以使用，或相对较偏远的农村居民能够用上生产生活用电，许多家庭购买了整套的太阳能发电系统。现有技术往往是太阳能发电系统和居民用的市电相互独立，需要切换电路时非常不方便，同时因为电路标准的不同对配套电器的要求也不同，不便于用户实际使用。 
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种家用太阳能发电系统，将太阳能发电系统与家居市电结合到一起，使用统一的配电设备，根据用户的需要切换市电或太阳能电，方便用户使用。 
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案达到的：家用太阳能发电系统，包括至少部分的用于显示系统状态与接收指令的人机交互模块，还包括：家用电源模块，该家用电源模块包括太阳能光伏板、GEL（Gelified electrolyte胶体电解液）蓄电池、市电端口，该太阳能光伏板将太阳能转换为电能并传输到GEL蓄电池；市电端口连接市电网络；GEL蓄电池储存电能并向家用监测保护模块传输直流电；家用监测保护模块，至少部分的用于对家用电源模块的电流电压进行监测，并对家用电源模块输出的电流电压进行调制与保护；家用电输出模块，至少部分的用于将调制后的电流电压与家庭用电要求进行匹配后，对外输出家用电；主控模块，至少部分的用于根据人机交互模块的指令控制整个系统的工作过程，并将系统当前的状况发送回人机交互模块； 
主控模块依次分别与人机交互模块、家用电源模块、家用监测保护模块、家用电输出模块双向连接；家用电源模块输出端与家用监测保护模块输入端相连；家用监测保护模块输出端与家用电输出模块输出端相连。
进一步的，所述家用电源模块还包括市电充电单元；市电充电单元输入端连接市电端口，市电充电单元输出端连接GEL蓄电池；市电充电单元在主控模块的控制下向GEL蓄电池充电。家用电源模块通过市电对蓄电池充电，能够保证在日光不充分的情况下也能给蓄电池充电，从而保证日照长期不充分时遇到市电断电仍能够为用户提供电力。 
进一步的，所述家用监测保护模块包括DC检测单元、AC检测单元、线路切换单元；DC检测单元输入端连接家用电源模块中的GEL蓄电池输出端，DC检测单元输出端连接线路切换单元DC输入端；AC检测单元输入端连接家用电源模块中的市电端口，AC检测单元输出端连接线路切换单元AC输入端。DC检测单元和AC检测单元能够时刻监控家用电源模块中直流电和交流电的情况，便于用户掌握系统当前的工作状况；线路切换单元能够方便用户切换来自与太阳能发电设备的直流电和来自与市电的交流电。 
进一步的，所述家用监测保护模块还包括SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation正弦脉冲宽度调制）调制单元，该SPWM调制单元输入端连接线路切换单元输出端。SPWM调制单元能够很好的控制输出电压的频率和幅值，协调和统一家用电频率和幅值的作用。 
进一步的，所述家用电输出模块包括升压单元、整流滤波单元、全桥输出单元；家用监测保护模块的SPWM调制单元输出端连接升压单元输入端；该升压单元输出端连接整流滤波单元输入端；整流滤波单元输出端连接全桥输出单元，全桥输出单元向外输出家用电。家用电输出模块功能齐全，能将太阳能电或市电很好的接入到家用电器中去，安全可靠。 
 本实用新型的有益效果在于：本实用新型公开了一种家用太阳能发电系统，通过将并行的太阳能发电系统和市电系统整合到家用电源模块，而后在主控模块的控制下，统一使用家用监测保护模块对直流电和交流电进行监测与保护，由家用电输出模块输出家用电，并在人机交互模块显示系统当前状态并输入控制命令，实现了将太阳能发电系统与家居市电结合到一起，使用统一的配电设备，根据用户的需要切换市电或太阳能电，方便用户使用的功能。 
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的模块示意图； 
图2为本实用新型具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。 
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。同时本说明书中对替代特征的描述是对等同技术特征的描述，不得视为对公众的捐献。 
本说明书中用语若同时具有一般含义与本领域特有含义的，如无特殊说明，均定义为本领域特有含义。 
如图1所示，为本实用新型具体实施例的模块示意图。家用太阳能发电系统由人机交互模块、家用电源模块、家用监测保护模块、家用电输出模块和主控模块组成；主控模块依次分别与人机交互模块、家用电源模块、家用监测保护模块、家用电输出模块双向连接；家用电源模块输出端与家用监测保护模块输入端相连；家用监测保护模块输出端与家用电输出模块输出端相连。 
使用时，家用电源模块在主控模块的控制下，将太阳能转换为电能，并同时接收市电输入，而后家用电源模块将来自太阳能的直流电和来自市电的交流电传输到家用监测保护模块；家用监测保护模块对直流电和交流电进行监测和保护，并将系统当前的状态通过主控模块由人机交互模块显示出来；最后直流电或交流电经过家用电模块的处理后传输到家用电器，供用户使用。 
如图2所示，为本实用新型具体实施例的结构示意图。其中家用电源模块由太阳能光伏板、GEL蓄电池、市电端口、市电充电单元组成。当日照充分的时候，太阳能光伏板将太阳能转换为电能储存在GEL蓄电池中；市电端口连接市电网络，向系统供给市电；市电端口还在日照不充分的时候，通过市电充电单元向GEL蓄电池充电，以尽量保持蓄电池的电量，保证在长期日照不充分情况下断电时家用电器仍然能够使用。其中太阳能光伏板、GEL蓄电池可直接使用市面上常见的产品即可；市电充电单元主要由受控开关按照公知技术构成即可。 
家用监测保护模块由DC检测单元、AC监测单元、线路切换单元和SPWM调制单元组成。家用电源模块的GEL蓄电池输出端连接到DC检测单元的输入端，家用电源模块的市电端口输出端连接到AC检测单元的输入端；DC检测单元输出端与AC检测单元输出端同时连接到线路切换单元，线路切换单元输出端连接到SPWM调制单元输入端。 
DC检测单元能够对直流电的电流和电压进行检测，检测的结果通过主控模块发送到人机交互模块进行实时显示；AC检测单元能够对交流电的电流电压进行检测，检测的结果也通过主控模块发送到人机交互模块进行实时显示。DC检测单元还同时作为直流电的传输线路，AC检测单元则还同时作为交流电的传输线路，线路切换单元在主控模块的控制下决定直流电或是交流电能否传输到后续的器件，起到线路切换的作用。线路切换单元的输出端连接到SPWM调制单元输入端，SPWM通过将正弦波加载在输出电压上，并对输出电压进行频率和幅值的调制，来控制输出电压的特性，以满足系统控制和后续器件的要求。DC检测单元和AC检测单元由传输导线和负载在传输导线上的电流电压计构成；线路切换单元由受控的单刀双掷选择开关构成；SPWM调制单元选用市面上常见的SPWM芯片即可。 
家用电输出模块由升压单元、整流滤波单元和全桥输出单元组成。家用监测保护模块的SPWM调制单元输出端连接到升压单元输入端，升压单元输出端连接到整流滤波单元输出端，整流滤波单元输出端连接到全桥输出单元输入端，全桥输出单元输出端向外界的家用电器输出家用电。 
经过SPWM调制的电流或电压传输到升压单元时，来自蓄电池的直流电往往电压不足，故需要将直流电的电压进行升压处理；而交流电正常情况下，其电压足够家用电器使用，但也不排除存在用电高峰或者线路干扰时电压略微不足的情况，此时也需要升压单元进行升压处理，以保证升压单元输出的电压都是符合要求的。整流滤波单元则对升压后的电压进行整流滤波，去除升压过程中产生的冗余电压频率或幅值。由于整流滤波单元一般为桥式整流，故全桥输出单元可直接复用其整流桥作为电压输出端口，向外界的家用电器输出作为家用电的电压。升压单元可以按照公知的升压电路进行连接，整流滤波单元和全桥输出可使用公知的桥式整流滤波电路即可。 
人机交互模块由音频报警模块、DC电压显示、AC电压显示和多功能按钮组成。家用监测保护模块的监测信号通过主控模块发送到人机交互模块，通过DC电压显示和AC电压显示实时显示出来，并在电压异常时通过音频报警模块进行报警。用户通过多功能按钮向主控模块发送控制命令，主控模块则将这些控制命令转换为可以执行的电路信号，发送到家用电源模块、家用监测保护模块和家用电输出模块，以完成诸如市电向蓄电池充电、线路切换等功能。人机交互模块采用常见的音频报警电路、七段码LED管、和按键开关等即可，主控模块采用市面常见的MCU即可，本实施例中用的是STM32F103。 

Claims (5)

1.家用太阳能发电系统，包括至少部分的用于显示系统状态与接收指令的人机交互模块，其特征在于，还包括：
家用电源模块，该家用电源模块包括太阳能光伏板、GEL蓄电池、市电端口，该太阳能光伏板将太阳能转换为电能并传输到GEL蓄电池；市电端口连接市电网络；GEL蓄电池储存电能并向家用监测保护模块传输直流电；
家用监测保护模块，至少部分的用于对家用电源模块的电流电压进行监测，并对家用电源模块输出的电流电压进行调制与保护；
家用电输出模块，至少部分的用于将调制后的电流电压与家庭用电要求进行匹配后，对外输出家用电；
主控模块，至少部分的用于根据人机交互模块的指令控制整个系统的工作过程，并将系统当前的状况发送回人机交互模块；
主控模块依次分别与人机交互模块、家用电源模块、家用监测保护模块、家用电输出模块双向连接；家用电源模块输出端与家用监测保护模块输入端相连；家用监测保护模块输出端与家用电输出模块输出端相连。
2.根据权利要求1所述家用太阳能发电系统，其特征在于：
所述家用电源模块还包括市电充电单元；市电充电单元输入端连接市电端口，市电充电单元输出端连接GEL蓄电池；市电充电单元在主控模块的控制下向GEL蓄电池充电。
3.根据权利要求2所述家用太阳能发电系统，其特征在于：
所述家用监测保护模块包括DC检测单元、AC检测单元、线路切换单元；DC检测单元输入端连接家用电源模块中的GEL蓄电池输出端，DC检测单元输出端连接线路切换单元DC输入端；AC检测单元输入端连接家用电源模块中的市电端口，AC检测单元输出端连接线路切换单元AC输入端。
4.根据权利要求3所述家用太阳能发电系统，其特征在于：
所述家用监测保护模块还包括SPWM调制单元，该SPWM调制单元输入端连接线路切换单元输出端。
5.根据权利要求4所述家用太阳能发电系统，其特征在于：
所述家用电输出模块包括升压单元、整流滤波单元、全桥输出单元；家用监测保护模块的SPWM调制单元输出端连接升压单元输入端；该升压单元输出端连接整流滤波单元输入端；整流滤波单元输出端连接全桥输出单元，全桥输出单元向外输出家用电。
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CN109546854A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 珠海格力电器股份有限公司 兼容不同负载的变流器系统及其控制方法、电网

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