CN204013331U - 一种新型太阳能发电储能电站系统 - Google Patents

一种新型太阳能发电储能电站系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种新型太阳能发电储能电站系统，涉及太阳能发电设备技术领域；它包括市电输入端、太阳能电池组以及充电电池，该新型太阳能发电储能电站系统还设有PV充电器、AC充电器、逆变器以及继电器控制输出端，所述PV充电器、AC充电器和逆变器的一端口均电性连接至充电电池上，所述市电输入端连接至AC充电器的另一端口上，市电输入端同时还电性连接至继电器控制输出端上，所述太阳能电池组与PV充电器电性连接，所述逆变器也连接至上述的继电器控制输出端上，该继电器控制输出端还连接至用户负载；本实用新型的有益效果是：智能化控制，确保太阳能利用最大化，也确保电池的持有量，同时保障用户的关键负载不间断供电，大大提高了输出供电的稳定性和适用性。

Description

一种新型太阳能发电储能电站系统
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能发电设备，更具体的说，本实用新型涉及一种新型太阳能发电储能电站系统。
背景技术
太阳能发电技术已越来越多应用于家庭以及边远地区，但目前的太阳能储能电站要么存在太阳能给电池充满后，多余的太阳能发电得不到利用，造成资源浪费的问题；要么存在阴天或太阳能弱时，致使电池电量不足，致使电池损坏的问题。同时其电站没有实现智能化控制，难以满足边远山区供电和家庭常规供电的使用要求。
发明内容
本实用新型的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种一种新型太阳能发电储能电站系统，该系统不仅解决了充电电池饱满时，造成太阳能浪费的问题；也解决充电电池电量不足，致使电池损坏的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：它包括市电输入端、太阳能电池组以及充电电池，其改进之处在于：该新型太阳能发电储能电站系统还设有PV充电器、AC充电器、逆变器以及继电器控制输出端，所述PV充电器、AC充电器和逆变器的一端口均电性连接至充电电池上，所述市电输入端连接至AC充电器的另一端口上，市电输入端同时还电性连接至继电器控制输出端上，所述太阳能电池组与PV充电器电性连接，所述逆变器也连接至上述的继电器控制输出端上，该继电器控制输出端还连接至用户负载。
上述的结构中，所述逆变器包括一32位DSP芯片、以及与所述DSP芯片电性连接的电源监控及复位电路、AD采样电路、PWM输出控制及驱动电路、I/O引脚、通讯接口和烧写编程接口，所述PWM输出控制及驱动电路连接至逆变器的逆变功率部分，该逆变功率部分即连接至上述的充电电池上；所述继电器控制输出端包括一交流输出继电器切换电路，逆变功率部分还连接在交流输出继电器切换电路上。
上述的结构中，所述I/O引脚由I/O信号输入端和I/O信号输出端构成，所述逆变器还包括有连接在I/O信号输入端上的电网频率电路、逆变频率电路、电源故障检测电路、风扇检测电路、同步信号电路和过流信号电路，以及连接在和I/O信号输出端上的风扇输出电路、外部信号电路、并网输出电路以及交流输出电路。
上述的结构中，所述AD采样电路包括电池电压电路、电网电压电路、逆变电压电路、电池电流电路、电网电流电路、逆变电流电路、机内温度检测电路、散热片温度检测电路以及变压器温度检测电路。
上述的结构中，所述DSP芯片上还连接有显示屏及按键输入端口、EEPROM存储电路以及辅助电源。
上述的结构中，所述AC充电器包括市电充电功率部分，该市电充电功率部分由全桥整流电路、PFC功率因素校正电路以及LLC谐振电路构成，其中PFC功率因素校正电路包括场效应管Q1、电感L1、电容C3以及二极管D2，LLC谐振电路包括场效应管Q2、场效应管Q3、滤波电容C4、电容C5、电感L3以及变压器T1。
上述的结构中，所述PV充电器包括连接在DSP芯片上的PV输入端以及连接在PV输入端上的充电功率部分，该充电功率部分即连接在充电电池上。
上述的结构中，所述充电功率部分包括场效应管Q4、场效应管Q5、电感L2以及滤波电容C2。
上述的结构中，所述逆变器包括推挽升压电路和DC-AC逆变电路，其中，所述推挽升压电路包括场效应管Q10、场效应管Q11以及变压器TX1，所述DC-AC逆变电路包括一H4桥电路，该H4桥电路包括场效应管Q6、场效应管Q7、场效应管Q8和场效应管Q9。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的太阳能发电储能电站系统采用微机处理器控制，确保太阳能利用最大化，也确保电池的持有量，同时保障用户的关键负载不间断供电，大大提高了输出供电的稳定性和适用性。
【附图说明】
图1为本实用新型的原理方框图；
图2为本实用新型详细的原理方框图；
图3为本实用新型的AC充电器的电路图；
图4为本实用新型的PV充电器的电路图；
图5为本实用新型的逆变器的电路图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
参照图1所示，本实用新型揭示的一种新型太阳能发电储能电站系统，具体的，该系统包括市电输入端10、太阳能电池组20以及充电电池30，太阳能电池组呈阵列排布，用于吸收太阳能并将其转换为电能，进一步的，该太阳能发电储能电站系统还设有PV充电器40、AC充电器50、逆变器60、以及继电器控制输出端70，其中，PV充电器40、AC充电器50和逆变器60的一端口均电性连接至充电电池30上，市电输入端10连接至AC充电器50的另一端口上，市电输入端10同时还电性连接至继电器控制输出端70上，太阳能电池组20与PV充电器40电性连接，所述逆变器50也连接至上述的继电器控制输出端70上，该继电器控制输出端70还连接至用户负载80。
较为详细的，结合图2，上述的逆变器60包括一32位DSP芯片，该芯片适合用于工业控制，电机控制等，用途广泛，应该相当于单片的升级版；运行时钟快，可达150MHz，处理性能可达150MIPS，每条指令周期6.67ns；IO口丰富，对用户一般的应用来说足够了。包括两个串口，具有12位的0-3.3v的AD转换等。另外，具有片内128k×16位的片内FLASH，18K ×16 位的SRAM，一般的应用系统可以不要外扩存储器。具有相互独立的epwm，ecap，eq 三个模块互相之间互不干扰，因此可以比较方便地实现复杂的信号输出；尤其是epwm相对于EV中的pwm输出功能，有了很大的提高。
参照图2所示，逆变器60还包括所述DSP芯片电性连接的电源监控及复位电路、AD采样电路、PWM输出控制及驱动电路、I/O引脚、通讯接口和烧写编程接口，所述PWM输出控制及驱动电路连接至逆变器的逆变功率部分，该逆变功率部分即连接至上述的充电电池上；所述继电器控制输出端包括一交流输出继电器切换电路，逆变功率部分还连接在交流输出继电器切换电路上。其中，AD采样电路包括电池电压电路、电网电压电路、逆变电压电路、电池电流电路、电网电流电路、逆变电流电路、机内温度检测电路、散热片温度检测电路以及变压器温度检测电路。另外，DSP芯片上还连接有显示屏及按键输入端口、EEPROM存储电路以及辅助电源。
进一步的，所述I/O引脚由I/O信号输入端和I/O信号输出端构成，所述逆变器还包括有连接在I/O信号输入端上的电网频率电路、逆变频率电路、电源故障检测电路、风扇检测电路、同步信号电路和过流信号电路，以及连接在和I/O信号输出端上的风扇输出电路、外部信号电路、并网输出电路以及交流输出电路。
为了对本实用新型的具体电路结构进行详细说明，参照图2至图4所示，其中，图2为AC充电器的电路原理图，AC充电器由全桥整流电路、PFC功率因素校正电路以及LLC谐振电路构成，其中PFC功率因素校正电路包括场效应管Q1、电感L1、电容C3以及二极管D2，LLC谐振电路包括场效应管Q2、场效应管Q3、滤波电容C4、电容C5、电感L3以及变压器T1。AC充电器采用PFC+LLC拓扑模式，PFC功率因素校正电路的应用降低无功功率损耗，减少大量的谐波会对电网环境造成很大的污染。而且PFC功率因素校正电路输出通过PI算法稳压，解决LLC谐振电路输入电压范围窄的缺点；LLC拓扑具有转换效率高和EMI 干扰低等优点。
结合图3，为PV充电器的电路原理图，该PV充电器包括场效应管Q4、场效应管Q5、电感L2以及滤波电容C2；PV充电器采用BUCK降压模式，场效应管Q4、场效应管Q5互补驱动，控制简单、可靠，且转换效率高。
结合图4，为逆变器的主要原理图，逆变器包括推挽升压电路和DC-AC逆变电路，其中，所述推挽升压电路包括场效应管Q10、场效应管Q11以及变压器TX1，所述DC-AC逆变电路包括一H4桥电路，该H4桥电路包括场效应管Q6、场效应管Q7、场效应管Q8和场效应管Q9；逆变器的电池输入升压采用成熟可靠的推挽升压模式，DC-AC采用H4桥电路，通过单极性倍频调制输出正弦波，具有输出滤波器小，电压总谐波小的优点。
具体的，结合上述电路结构，对本实用新型的工作模式进行详细说明，参见图1，当充电电池充满电时，DSP芯片控制继电器，用户负载80供电由市电切换成逆变器供电；当在阴天或太阳能弱时，充电电池由市电充电，保证电量，也确保用户随时可以；停电时，微机处理器控制用户负载由逆变器供电，实现不间断电源功能。工作状态如下：
1、充电电池大于一定量或充满时，用户负载由逆变器供电，这时逆变器的能量由太阳能电池组和充电电池提供，当PV较弱时，微机处理器控制AC充电器启动，确保充电电池电量的保障性，也使逆变器稳定供电的稳定性；
2、充电电池的电量较低、太阳能足够大时，充电电池由PV充电器充电，用户负载由市电提供，当充到一定量时，执行工作模式1；
3、充电电池量较低，太阳能很弱时，电池由PV充电器和AC充电器同时充电，用户负载由市电供电；
4、当市电断电时，微机处理器控制用户负载用逆变器供电，实现不间断电源功能；
5、用户可直接户外使用，系统智能切换到户外模式。
由上可知，本实用新型太阳能发电储能电站系统微机智能化控制，确保太阳能利用最大化，也确保电池的持有量，同时保障用户的关键负载不间断供电，大大提高了输出供电的稳定性和适用性。
以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制。在本实用新型的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (9)

1.一种新型太阳能发电储能电站系统，它包括市电输入端、太阳能电池组以及充电电池，其特征在于：该新型太阳能发电储能电站系统还设有PV充电器、AC充电器、逆变器以及继电器控制输出端，所述PV充电器、AC充电器和逆变器的一端口均电性连接至充电电池上，所述市电输入端连接至AC充电器的另一端口上，市电输入端同时还电性连接至继电器控制输出端上，所述太阳能电池组与PV充电器电性连接，所述逆变器也连接至上述的继电器控制输出端上，该继电器控制输出端还连接至用户负载。
2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述逆变器包括一32位DSP芯片、以及与所述DSP芯片电性连接的电源监控及复位电路、AD采样电路、PWM输出控制及驱动电路、I/O引脚、通讯接口和烧写编程接口，所述PWM输出控制及驱动电路连接至逆变器的逆变功率部分，该逆变功率部分即连接至上述的充电电池上；所述继电器控制输出端包括一交流输出继电器切换电路，逆变功率部分还连接在交流输出继电器切换电路上。
3.根据权利要求2所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述I/O引脚由I/O信号输入端和I/O信号输出端构成，所述逆变器还包括有连接在I/O信号输入端上的电网频率电路、逆变频率电路、电源故障检测电路、风扇检测电路、同步信号电路和过流信号电路，以及连接在和I/O信号输出端上的风扇输出电路、外部信号电路、并网输出电路以及交流输出电路。
4.根据权利要求2所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述AD采样电路包括电池电压电路、电网电压电路、逆变电压电路、电池电流电路、电网电流电路、逆变电流电路、机内温度检测电路、散热片温度检测电路以及变压器温度检测电路。
5.根据权利要求2所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述DSP芯片上还连接有显示屏及按键输入端口、EEPROM存储电路以及辅助电源。
6.根据权利要求1所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述AC充电器包括市电充电功率部分，该市电充电功率部分由全桥整流电路、PFC功率因素校正电路以及LLC谐振电路构成，其中PFC功率因素校正电路包括场效应管Q1、电感L1、电容C3以及二极管D2，LLC谐振电路包括场效应管Q2、场效应管Q3、滤波电容C4、电容C5、电感L3以及变压器T1。
7.根据权利要求1所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述PV充电器包括连接在DSP芯片上的PV输入端以及连接在PV输入端上的充电功率部分，该充电功率部分即连接在充电电池上。
8.根据权利要求7所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述充电功率部分包括场效应管Q4、场效应管Q5、电感L2以及滤波电容C2。
9.根据权利要求1所述的一种新型太阳能发电储能电站系统，其特征在于：所述逆变器包括推挽升压电路和DC-AC逆变电路，其中，所述推挽升压电路包括场效应管Q10、场效应管Q11以及变压器TX1，所述DC-AC逆变电路包括一H4桥电路，该H4桥电路包括场效应管Q6、场效应管Q7、场效应管Q8和场效应管Q9。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104767476A (zh) * 2015-04-21 2015-07-08 福建农林大学 家用太阳能发电配电装置的接线方法

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