CN202444293U - 可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统 - Google Patents

可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,包括系统控制器、光伏电池、蓄电池和检测电路,其特征在于:还包括光伏电压控制电路、充电逆变电路和智能稳压电路;光伏电池的输出端通过光伏输入开关与光伏电压控制电路相连接,智能稳压电路的输入端通过市电输入开关与市电电源相连接;光伏电压控制电路的输出端与充电逆变电路和蓄电池均相连接。本实用新型通过设置充电逆变电路和并网逆变电路,既保证了负载的不间断供电,还可将转化的电能输送到市电电网上,实现了能源的合理利用和有效节约。本使用新型最大限度的利用太阳能供电、系统效率高,同时在光伏能量充足时可以将多余的能量回馈电网,创造利润。

Description

可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及ー种可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,更具体的说,尤其涉及ー种设置有光伏电池和市电输入端的可并网发电的光伏优先供电不间断供电 电源系统。
背景技术
[0002] 能源的紧张和匮乏使得日常电能紧张,而电能是保证人们正常生活、工作和学习的基本保障;为了能够满足人类正常生活和工作的需要,人们开始使用其他可重复利用的可再生能源。太阳能作为ー种緑色无污染的能源已被人类开发及广泛的利用,不间断供电电源系统(UPS)作为保证负载持续供电的装置已广泛的应用在エ业和民用的各个领域。但在目前的太阳能能源的利用过程中,还没有采用不间断供电电源系统来保证供电系统的合理运行,以便缓解持续紧张的能源紧张问题。
发明内容
[0003] 本实用新型为了克服上述技术问题的缺点,提供了一种设置有光伏电池和市电输入端的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统。
[0004] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,包括系统控制器、光伏电池、蓄电池以及对电路中电压和功率进行测量的检测电路,其特别之处在于:还包括光伏电压控制电路、充电逆变电路以及对市电进行稳压输出的智能稳压电路;所述光伏电池的输出端通过光伏输入开关与光伏电压控制电路相连接,智能稳压电路的输入端通过市电输入开关与市电电源相连接;光伏电压控制电路的输出端与充电逆变电路和蓄电池均相连接,智能稳压电路的输出端与充电逆变电路和负载均相连接;充电逆变电路的输出端与负载相连接。系统控制器用于进行数据的采集、运算和处理,并输出相应的控制信号;光伏电池用于将光能转化为电能并进行输出,蓄电池用于存储电能;检测电路对光伏电池的输出电压、光伏电压控制电路的输出功率、负载功率以及电池充电功率进行检测。光伏电压控制电路用于将光伏电池输出的电能转化为稳定的直流电,一是并供给到蓄电池进行充电,ニ是通过充电逆变电路逆变为交流电之后供给负载;智能稳压电路用于将市电转化为稳定的交流电,一是供给负载,ニ是通过充电逆变电路对蓄电池进行充电。系统控制器通过对市电输入开关和光伏输入开关状态的控制,在市电或太阳能作为负载能源之间进行优化选取,实现了对能源的优化利用。
[0005] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,包括将电能输送给市电电网的并网逆变电路,并网逆变电路的输入端与光伏电压控制电路的输出端相连接,输出端通过并网控制开关与市电电网相连接。在光伏电池转化为电能的功率较大时,可将多余的能量输送到市电电网上,有利于太阳能的充分利用。
[0006] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,所述市电输入开关、光伏输入开关和并网控制开关均为功率开关管,且功率开关管的控制端均与系统控制器的输出端ロ相连接。功率开关管既能承受较大的负载电流,还可通过弱电进行通断状态的有效控制。
[0007] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,所述市电输入开关、光电输入开关和并网控制开关组成便于接线组装的智能输入选择板。采用智能输入选择板的形式,可方便地进行市电电源和光伏电源的连接。
[0008] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,所述系统控制器为DSP或单片机微处理器组成的控制单元。采用为微处理器组成系统控制器,便于数据的采集、运算,以及控制信号的输出。
[0009] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,所述充电逆变电路由可将光伏电压控制电路或蓄电池输出的直流电逆变为交流电的逆变电路部分以及可将智能稳压电路输出的交流电整流为直流电并存储在蓄电池中的整流电路部分组成。充电逆变电路采用整流电路部分和逆变电路部分,可有效实现对交流负载的直流电源供电以及 对蓄电池的交流充电。
[0010] 本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,还包括用于对光伏电池输出功率进行检测的最大功率点控制模块MPPT。设置最大功率点控制模块MPPT,有利于太阳能到电能的最大功率转化。
[0011] 本实用新型的有益效果是:本实用新型通过把作为负载的能源在市电和光伏电池之间进行合理选取,保证最大限度的利用太阳能供电,实现了能源的合理利用和有效节约。通过设置可进行整流和逆变的充电逆变电路以及并网逆变电路,实现了直流与交流电的有效转化,保证了对蓄电池的充电、负载的不间断供电以及向市电电网中输送电能。
[0012] 白天最大程度的利用太阳能为负载供电,当太阳能量充足且多于负载使用功率时,多余的太阳能量通过并网逆变电路回馈到电网中,当太阳能量不足时再利用市电通过智能稳压电路为负载供电,市电供电时,利用智能稳压电路为负载提供稳定的电源,有利于负载正常工作及延长寿命,减少逆变电路带载时间,系统效率高,同时减少电池的放电次数,延长电池寿命。
附图说明
[0013] 图I为本实用新型的电路原理图;
[0014] 图2为本实用新型的供电电源系统在工作模式ー下的原理图;
[0015] 图3为本实用新型的供电电源系统在工作模式ニ下的原理图;
[0016] 图4为本实用新型的供电电源系统在工作模式三下的原理图;
[0017] 图5为本实用新型的供电电源系统在工作模式四下的原理图。
[0018] 图中:I光伏电池,2光伏电压控制电路,3充电逆变电路,4蓄电池,5智能稳压电路,6负载,7智能输入选择板,8并网逆变电路。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进ー步说明。
[0020] 如图I所示,给出了本实用新型的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统的原理图,其包括光伏电池I、光伏电压控制电路2、充电逆变电路3、蓄电池4、智能稳压电路5、负载6、智能输入选择板7、并网逆变电路8 ;智能输入选择板7上设置有市电输入开关、光伏输入开关和并网控制开关。所不的光伏电池I通过光伏输入开关与光伏电压控制电路2的输入端相连接,光伏电压控制电路2的输出端与蓄电池4和充电逆变电路3均相连接;充电逆变电路3的一端与负载6和智能稳压电路5的输出端相连接,另一端与蓄电池4、光伏电压控制电路2的输出端以及并网逆变电路8的输入端相连接。光伏电池I输出的电能可对蓄电池4进行充电,还可通过充电逆变电路3对负载进行供电。市电电源通过市电输入开关与智能稳压电路5的输入端相连接;智能稳压电路5的输出端与充电逆变电路3和负载6均相连接,以便对负载进行供电,并可通过充电逆变电路3对蓄电池4进行充电。并网逆变电路8的输入端与光伏电压控制电路2的输出端相连接,输出端通过并网控制开关与市电电网相连接,在将光伏电池I转化的功率大于负载功率时,将光伏剩余电能逆变之后输送到市电电网中,以实现能源的充分利用。
[0021] 检测电路用于对光伏电池的输出电压、光伏电压控制电路的输出功率、负载功率以及电池充电功率进行检测,并将检测的数据输入到系统控制器中,系统控制器通过判断的光伏电池I输出的电压和功率大小,做出是采用市电还是太阳能进行供电,是否开启并 网控制开关向市电电网中供电,并输出相应的控制信号。其中,系统控制器可采用DSP或单片机微处理器,以便进行数据采集、运算和处理,并输出相应的控制信号;市电输入开关、光伏输入开关和并网控制开关均可采用功率开关管,以满足弱电控制强电、快速切換的目的;充电逆变电路3由整流电路部分和逆变电路部分组成,以便光伏电压控制电路2和蓄电池通过逆变电路部分对交流负载进行供电,智能稳压电路5输出的市电通过整流电路部分对蓄电池进行供电。
[0022] 本实用新型通过以下方式实现不间断供电系统(UPS)各种不同工作模式下的自动转换,首先设定两个光伏与市电转换的光伏电池输出电压值,其ー为光伏电池I输出最低转换电Hvminl,其ニ为正常转换电压V2;检测电路检测到的实时光伏电池I输出电压为V。设光伏电压控制电路2输出功率为Pg,负载功率为Plrad,蓄电池充电功率为Pb,检测电路首先检测或计算出V、Pg、Pload, Pb,同时检测出市电是否断电,避免并网发电时的孤岛发电,系统控制器根据检测电路检测到的各种数值控制智能输入板上市电输入开关、并网控制开关和光伏输入开关的通断,主要形式如下:
[0023] 有市电时:当Pg>Fload+Pb吋,并网控制开关闭合,太阳能多余的能量通过并网逆变电路8逆变成交流电回馈到电网中,当Pg〈=PlMd+Pb吋,并网控制开关断开;当V>V2,市电输入开关断开,光伏输入开关闭合,光伏电池I能量通过光伏电压控制电路2稳压后除给蓄电池4充电外,还通过UPS充电逆变电路3为负载供电,同时当V〈Vminl,并网控制开关断开,光伏输入开关断开,市电输入开关闭合,市电除通过智能稳压电路5为负载供电外,还通过UPS充电逆变电路3为蓄电池4充电,当Vminl〈Vく V2时,系统保持原有工作状态。
[0024] 没有市电时:当V>V2,市电输入开关断开,并网控制开关断开,光伏输入开关闭合,光伏电池I的输出通过光伏电压控制电路2稳压后除给蓄电池4充电外,还通过UPS充电逆变电路为负载6供电,同时当V〈Vminl,并网控制开关断开,光伏输入开关断开,市电输入开关断开,蓄电池4通过充电逆变电路3为负载6供给能量。
[0025] 工作模式一,如图2所示,有市电时,且太阳能量充足,此时Pg>PlMd+Pb且V>V2,光伏电池I的能量通过光伏电压控制电路2后,不仅通过充电逆变电路3逆变成交流电为负载6供电,还为蓄电池4充电,同时通过并网逆变电路8将多余的太阳能量回馈的电网中,则智能输入选择板7上的市电输入开关断开,光伏输入开关闭合,并网控制开关闭合。
[0026] エ作模式ニ,如图3所示,有市电时,且太阳能量正常,但?8〈?1_+?)3时,并网控制开关断开,如果V>v2,光伏电池I的能量通过光伏电压控制电路2后,不仅通过充电逆变电路3逆变成交流电为负载6供电,还为蓄电池4充电,则智能输入选择板上的市电输入开关断开,光伏输入开关闭合,并网控制开关断开,当Vminl〈Vく V2时,系统继续保持原有市电供电状态。
[0027] 工作模式三,如图4所示,光伏电池I的能量不足时,市电通过智能稳压电路5为负载6供电,同时通过 充电逆变电路3为蓄电池4充电。因此,市电电网正常时,只要V〈Vminl,则智能输入选择板上的光伏输入开关断开,并网控制开关断开,市电输入开关闭合,市电为负载6和蓄电池4供给能量,在市电工作的状态下,当Vminl〈V〈V2吋,系统继续保持原有市电供电状态。
[0028] 工作模式四,如图5所示,光伏电池的能量不足,同时市电电网不正常的情况下,则智能输入选择板上的光伏输入开关及市电输入开关断开,蓄电池4通过充电逆变电路3为负载6供给能量。

Claims (7)

1. 一种可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,包括系统控制器、光伏电池(I)、蓄电池(4)以及对电路中电压和功率量进行测量的检测电路,其特征在于:还包括光伏电压控制电路(2)、充电逆变电路(3)以及对市电进行稳压输出的智能稳压电路(5);所述光伏电池(I)的输出端通过光伏输入开关与光伏电压控制电路相连接,智能稳压电路的输入端通过市电输入开关与市电电源相连接;光伏电压控制电路的输出端与充电逆变电路和蓄电池均相连接,智能稳压电路的输出端与充电逆变电路和负载(6)均相连接;充电逆变电路的输出端与负载相连接。
2.根据权利要求I所述的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,其特征在干:包括将电能输送给市电电网的并网逆变电路(8),并网逆变电路的输入端与光伏电压控制电路的输出端相连接,输出端通过并网控制开关与市电电网相连接。
3.根据权利要求I所述的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,其特征在于:所述市电输入开关、光伏输入开关和并网控制开关均为功率开关管,且功率开关管的控制端均与系统控制器的输出端ロ相连接。
4.根据权利要求3所述的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,其特征在于:所述市电输入开关、光电输入开关和并网控制开关组成便于接线组装的智能输入选择板(7)。
5.根据权利要求I或2所述的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,其特征在于:所述系统控制器为DSP或单片机微处理器组成的控制单元。
6.根据权利要求I或2所述的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,其特征在于:所述充电逆变电路(3 )由可将光伏电压控制电路(2 )或蓄电池(4 )输出的直流电逆变为交流电的逆变电路部分以及可将智能稳压电路(5 )输出的交流电整流为直流电并存储在蓄电池中的整流电路部分组成。
7.根据权利要求I或2所述的可并网发电的光伏优先供电不间断供电电源系统,其特征在于:还包括用于对光伏电池(I)输出功率进行检测的最大功率点控制模块MPPT。
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