CN203482144U

CN203482144U - 一种太阳能智能微网发电系统

Info

Publication number: CN203482144U
Application number: CN201320513291.5U
Authority: CN
Inventors: 王大志
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-08-21

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能智能微网发电系统，包括太阳能发电装置、直流电计量控制装置、显示装置、电能储存装置、直流交流转换装置。本实用新型通过直流电计量控制装采集太阳能发电装置发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置；通过电能储存装置中的充电检测控制单元控制太阳能发电装置的发电效率，且控制储能单元高效充电并保护储能单元；通过直流交流转换装置中的交流电计量控制单元采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号传送给显示装置。不仅提高了微网的控制精度，而且性能稳定、可靠，降低了系统运行成本，提高了经济效益。

Description

一种太阳能智能微网发电系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电技术，尤其涉及一种太阳能智能微网发电系统。

背景技术

现在，新能源如太阳能在许多地方得到了广泛应用。微网是分布式发电(distributed generation，缩略词为DG)的一种组织形式，其由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控系统、保护装置组成的小型发配电系统，能够实现自我控制、保护和管理，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。现有直流微网系统尚处于建模仿真和小功率实验系统的实现阶段，微网的研究现在还处于实验室或展示平台阶段，进行小型微网系统模型设计非常必要，这不仅能微网技术具体化，同时也有利于推进微网技术的发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种太阳能智能微网发电系统，不仅控制精度更高，而且性能稳定、可靠，降低了微网系统的运行成本，提高了经济效益，积极推动了微网的发展。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种太阳能智能微网发电系统，包括用于将光能转换为电能的太阳能发电装置，还包括直流电计量控制装置、显示装置、电能储存装置、直流交流转换装置，其中，

所述直流电计量控制装置分别与太阳能发电装置和显示装置连接，其用于采集太阳能发电装置发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置；

所述电能储存装置包括充电控制器、充电检测控制单元、储能单元，所述充电控制器分别与太阳能发电装置和储能单元连接，其用于控制太阳能发电装置的发电效率，且控制储能单元高效充电并保护储能单元；所述充电检测控制单元与储能单元连接，其用于采集储能单元的电压数据，并将电压数据经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置；

所述直流交流转换装置包括逆变器、交流电计量控制单元，所述逆变器与储能单元连接，其用于获取储能单元的直流电能，将直流电转化成交流电；所述交流电计量控制单元与逆变器连接，其用于采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号传送给显示装置。

进一步地，所述直流电计量控制装置包括取样电路、缓冲放大电路、A/D转换器、中央处理器、存储器，其中，

所述取样电路用于采集太阳能发电装置发电时的电流、电压信号；

所述缓冲放大电路的电流输入端与取样电路的电流输出端连接，其用于对采集的电流、电压信号进行缓冲放大处理；

所述A/D转换器的信号输入端与缓冲放大电路的电流输出端连接，其用于将电流、电压信号转变成数字信号；

所述中央处理器的信号输入端与A/D转换器的信号输出端连接，中央处理器的信号输出端分别连接存储器和所述显示装置，其用于对数字信号进行运算处理后并存储在存储器中。

进一步地，还包括与充电检测控制单元连接的用于对储能单元进行散热的散热风扇。

进一步地，还包括与充电检测控制单元连接的用于对储能单元进行加热的温度控制模块。

进一步地，还包括保险装置，所述逆变器通过保险装置与储能单元连接。

进一步地，还包括与充电检测控制单元连接的用于对储能单元进行充电的低电压补偿充电模块。

进一步地，所述显示装置上设有分别与中央处理器、直流交流转换装置进行无线通信的GPRS通信模块。

进一步地，所述显示装置为LCD显示屏模块。

进一步地，所述储能单元是蓄电池。

上述技术方案至少具有如下有益效果：本实用新型通过直流电计量控制装采集太阳能发电装置发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置；通过充电检测控制单元控制太阳能发电装置的发电效率，且控制储能单元高效充电并保护储能单元；通过交流电计量控制单元采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号传送给显示装置。最终不仅提高了微网的控制精度，而且性能稳定、可靠，降低了微网系统的运行成本，提高了经济效益，积极推动了微网的发展。

附图说明

图1是本实用新型太阳能智能微网发电系统实施例一的原理框图。

图2是本实用新型太阳能智能微网发电系统中直流电计量控制装置的原理框图。

图3是本实用新型太阳能智能微网发电系统实施例二的原理框图。

图4是本实用新型太阳能智能微网发电系统实施例三的原理框图。

图5是本实用新型太阳能智能微网发电系统实施例四的原理框图。

图6是本实用新型太阳能智能微网发电系统实施例五的原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例一：

如图1、图2所示，本实用新型所公开的太阳能智能微网发电系统包括太阳能发电装置10、直流电计量控制装置20、显示装置30、电能储存装置40、直流交流转换装置50，其中，

太阳能发电装置10用于产生光生伏打效应，将光能转换为电能，太阳能发电装置10中的PV太阳能电池组件输出直流电流，其正、负极引出线上设有开关K1，当接通开关K1时，开启发电系统；当关断开关K1时，关闭发电系统。

直流电计量控制装置20分别与太阳能发电装置10和显示装置30连接，其用于采集太阳能发电装置10发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置30，显示装置30显示太阳能发电装置10的发电电压、电流、发电量。具体地，显示装置30为LCD显示屏模块，显示装置30内设有GPRS通信模块31，直流电计量控制装置20包括取样电路21、缓冲放大电路22、A/D转换器23、中央处理器24、存储器25，其中，取样电路21用于采集太阳能发电装置10发电时的电流、电压信号，取样电路21包括用于采集太阳能发电装置102中的电流信号的电流取样电路211和用于采集2电压信号的电压取样电路212；缓冲放大电路22的电流输入端与取样电路21的电流输出端连接，其用于对采集的电流、电压信号进行缓冲放大处理；A/D转换器23的信号输入端与缓冲放大电路22的电流输出端连接，其用于将电流、电压信号转变成数字信号；中央处理器24的信号输入端与A/D转换器23的信号输出端连接，中央处理器24的信号输出端连接存储器25并与显示装置30中的GPRS通信模块31无线连接，其用于对数字信号进行运算处理后并存储在存储器25中。

电能储存装置40包括充电控制器41、充电检测控制单元42、储能单元43，其中，充电控制器41分别与太阳能发电装置10和储能单元43连接，其用于控制太阳能发电装置10的发电效率，且控制储能单元43高效充电并保护储能单元43；充电检测控制单元42与储能单元43连接，其用于采集储能单元43的电压数据，并将电压数据经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置30。在本实施例中，储能单元43为蓄电池，充电控制器41采用MPPT控制器来控制太阳能发电装置10发电效率，控制蓄电池高效充电并保护蓄电池，MPPT控制器自动检测跟踪并识别太阳能发电装置10的发电电压、电流，当电压低于充电电压时，MPPT控制器自动调节升压太阳能发电装置10的发电电压，MPPT控制器始终捕捉太阳能发电装置10的最大发电功率点，使太阳能发电装置10的发电功率提高。MPPT控制器对蓄电池进行保护，充电方式分为强充、均衡充、浮充三种，当蓄电池电压容量低于25%时，MPPT控制器启动强充程序给蓄电池大电流充电；当蓄电池容量达到50%时，MPPT控制器启动均衡充程序，给蓄电池均衡电流充电；当蓄电池容量到75%时，MPPT控制系统启动浮充程序，给蓄电池涓流充电。PV电池组件最高电压或最低电压，高出或低于MPPT控制器最高或最低电压设定量时，切断充电输出。MPPT控制器输出DC12V——DC48V的电压给蓄电池充电，充电检测控制单元42采集蓄电池实时正、负极电压数据，采样电压数据信号送至充电检测控制单元42经过计算、比对、隔离转换成数字信号，通过GPRS通信模块31发至LCD显示屏模块，在LCD显示屏模块上显示蓄电池状态，便于工作人员实施监控。

直流交流转换装置50包括逆变器51、交流电计量控制单元52，所述逆变器51与储能单元43连接，其用于获取储能单元43的直流电能，将直流电转化成交流电；交流电计量控制单元52与逆变器51连接，其用于采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号传送给显示装置30，在实际工作中，逆变器51经过升压、逆变、虑波电路产生交流电，当开启开关K2时，交流电流输出，并经交流电计量控制单元52检测交流电的电流、电压数据，设置交流电流值；还可以控制开关K2切断输出。交流电计量控制单元52采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号，通过GPRS通信模块31发至LCD显示屏模块，在LCD显示屏模块上显示交流电压、负载功率、用电量，便于工作人员实施监控。

实施例二：

结合图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实用新型所公开的太阳能智能微网发电系统还包括与充电检测控制单元42连接的用于对储能单元43进行散热的散热风扇60。充电检测控制单元42可对蓄电池进行日常维护，当蓄电池工作温度高于50℃时，充电检测控制单元42启动蓄电池温度补偿程序，充电电流降低，停止充电，机箱散热风扇60启动，温度降到45℃以下时自动启动充电。

实施例三：

结合图4所示，本实施例与实施例二的不同之处在于，本实用新型所公开的太阳能智能微网发电系统还包括与充电检测控制单元42连接的用于对储能单元43进行加热的温度控制模块70。当蓄电池温度低于0℃时，充电检测控制单元42启动温度补偿程序，通过温度控制模块70给蓄电池辅助加热。

实施例四：

结合图5所示，本实施例与实施例三的不同之处在于，本实用新型所公开的太阳能智能微网发电系统还包括保险装置80，所述逆变器51通过保险装置80与储能单元43连接。系统开启前，首先安装保险装置80，比如熔断器，保护逆变器51不因电力过大而损坏。

实施例五：

结合图6所示，本实施例与实施例四的不同之处在于，本实用新型所公开的太阳能智能微网发电系统还包括与充电检测控制单元42连接的用于对储能单元43进行充电的低电压补偿充电模块90。当蓄电池电压低于蓄电池最低电压时，充电检测控制单元42启动激活程序，通过低电压补偿充电模块90给蓄电池施加大于蓄电池额定电压1.5倍的电压充电，待蓄电池恢复正常电压，自动关闭激活程序，具体地，低电压补偿充电模块90可以采用与市电进行电连接的充电装置，也可以是与柴油发电机或者风力发电机连接的充电装置，以确保蓄电池电压不低于蓄电池最低电压。

本实用新型通过直流电计量控制装采集太阳能发电装置10发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号传送给显示装置30；通过充电检测控制单元42控制太阳能发电装置10的发电效率，且控制储能单元43高效充电并保护储能单元43；通过交流电计量控制单元52采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号传送给显示装置30。最终不仅提高了微网的控制精度，而且性能稳定、可靠，降低了微网系统的运行成本，提高了经济效益，积极推动了微网的发展。

以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种太阳能智能微网发电系统，包括用于将光能转换为电能的太阳能发电装置（10），其特征在于，还包括直流电计量控制装置（20）、显示装置（30）、电能储存装置（40）、直流交流转换装置（50），其中，

所述直流电计量控制装置（20）分别与太阳能发电装置（10）和显示装置（30）连接，其用于采集太阳能发电装置（10）发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号后传送给显示装置（30）；

所述电能储存装置（40）包括充电控制器（41）、充电检测控制单元（42）、储能单元（43），所述充电控制器（41）分别与太阳能发电装置（10）和储能单元（43）连接，其用于控制太阳能发电装置（10）的发电效率，且控制储能单元（43）高效充电并保护储能单元（43）；所述充电检测控制单元（42）与储能单元（43）连接，其用于采集储能单元（43）的电压数据，并将电压数据经过计算、比对、隔离、转换成数字信号后传送给显示装置（30）；

所述直流交流转换装置（50）包括逆变器（51）、交流电计量控制单元（52），所述逆变器（51）与储能单元（43）连接，其用于获取储能单元（43）的直流电能，将直流电转化成交流电；所述交流电计量控制单元（52）与逆变器（51）连接，其用于采样交流电的电流、电压信号，并将交流电的电流、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号后传送给显示装置（30）。

2.如权利要求1所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，所述直流电计量控制装置（20）包括取样电路（21）、缓冲放大电路（22）、A/D转换器（23）、中央处理器（24）、存储器（25），其中，

所述取样电路（21）用于采集太阳能发电装置（10）发电时的电流、电压信号；

所述缓冲放大电路（22）的电流输入端与取样电路（21）的电流输出端连接，其用于对采集的电流、电压信号进行缓冲放大处理；

所述A/D转换器（23）的信号输入端与缓冲放大电路（22）的电流输出端连接，其用于将电流、电压信号转变成数字信号；

所述中央处理器（24）的信号输入端与A/D转换器（23）的信号输出端连接，中央处理器（24）的信号输出端分别连接存储器（25）和所述显示装置（30），其用于对数字信号进行运算处理后并存储在存储器（25）中。

3.如权利要求2所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，还包括与充电检测控制单元（42）连接的用于对储能单元（43）进行散热的散热风扇（60）。

4.如权利要求3所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，还包括与充电检测控制单元（42）连接的用于对储能单元（43）进行加热的温度控制模块（70）。

5.如权利要求4所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，还包括保险装置（80），所述逆变器（51）通过保险装置（80）与储能单元（43）连接。

6.如权利要求5所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，还包括与充电检测控制单元（42）连接的用于对储能单元（43）进行充电的低电压补偿充电模块（90）。

7.如权利要求6所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，所述显示装置（30）上设有分别与中央处理器（24）、直流交流转换装置（50）进行无线通信的GPRS通信模块（31）。

8.如权利要求7所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，所述显示装置（30）为LCD显示屏模块。

9.如权利要求1所述的太阳能智能微网发电系统，其特征在于，所述储能单元（43）是蓄电池。