CN204131212U - 一种无蓄电池的太阳能供电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无蓄电池的太阳能供电装置，属新能源技术领域。本实用新型包括电源切换电路、取样电路、控制器、逆变器、太阳能电池板；取样电路的输入端与市电输入相连，取样电路的输出端与控制器连接，控制器分别与电源切换电路、逆变器、太阳能电池板连接，太阳能电池板的输出端与逆变器，逆变器的输出端与电源切换电路连接。本实用新型在太阳能电池供电不足时，由市电动态补充电能不足的部分，通过在每个供电周波数中动态插入部分市电波数，补偿太阳能电池供电不足造成的输出电源波动，每个切换周期仅为一秒，太阳能电池的储能仅需逆变器中的电容器即可，省去了昂贵的储能蓄电池，大大降低了太阳能供电的前期投入成本及后期维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无蓄电池的太阳能供电装置，特别涉及一种用市电与太阳能电源互补供电的装置，属于新能源技术领域。
背景技术
太阳能电池发电作为一种清洁、安全、可持续利用的绿色能源， 具有资源丰富、取之不尽、处处可开发利用的特点。但太阳能电池供电也不可避免受到晴天、阴天、一年中不同季节、一天中不同时刻日照的影响，就使得所提供的电能波动性很大，使其在实际应用中受到诸多的限制。通常解决这一问题的方法是，在太阳能电池供电系统中采用大容量蓄电池进行储能，这就大大增加了供电系统的成本，大容量蓄电池不仅价格昂贵，寿命最长也只有两三年，蓄电池的维护及更换都需要一定技术，这些都限制了太阳能电源的广泛应用。当前，中国光伏产业面临很大的困难，根本出路就是开拓国内光伏市场，降低太阳能供电系统的制造及维护成本有着重要的意义。
目前通用的太阳能发电与市电互补解决方案是：在太阳能发电不足时自动转为市电为负载供电，这样仅仅是一个简单的开关切换过程，仍需大容量蓄电池对太阳能电池提供储能。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种无蓄电池的太阳能供电装置，用于克服传统太阳能供电系统需要采用大容量蓄电池储能的问题，且在充分利用太阳能的前提下，在太阳能供电不足的时候，由市电动态补充电能不足的部分。
本实用新型技术方案是：一种无蓄电池的太阳能供电装置，包括电源切换电路1、取样电路2、控制器3、逆变器4、太阳能电池板5；所述取样电路2的输入端与市电输入相连，取样电路2的输出端与控制器3连接，控制器3分别与电源切换电路1、逆变器4、太阳能电池板5连接，太阳能电池板5的输出端与逆变器4，逆变器4的输出端与电源切换电路1连接；
所述电源切换电路1包括市电切换电路6、太阳能供电切换电路7；市电切换电路6包括桥式整流电路ⅠBR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器U1；太阳能供电切换电路7包括桥式整流电路ⅡBR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2；所述晶闸管V1的阳极与桥式整流电路ⅠBR1的正极端相连，晶闸管V1的控制极与晶闸管驱动器U1的输出端相连，晶闸管V1的阴极接地，桥式整流电路ⅠBR1负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极与桥式整流电路ⅡBR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极接地，桥式整流电路ⅡBR2负极端接地；
所述控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13；取样电路2的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10，电压比较器12与斜波发生器10、太阳能电池板电量检测电路13、周波数控制信号形成电路11连接，周波数控制信号形成电路11与晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、电压比较器12连接。
本实用新型通过在每个交流电周波数中动态插入部分市电波数，以调整太阳能电池供电不足造成的波动。由于最长储能周期仅为一秒，仅需逆变器4中的电容器储能即可，这就省去昂贵的储能蓄电池。本装置采用周期过零和周波过零控制技术，两者之间的切换点总是在交流电周期的零点，这就保证了太阳能电源与市电的平稳衔接，避免了供电系统中的异常波动。
本实用新型的电路工作原理是：如图1所示，由采样电路2对市电交流电的零点检测，控制器3根据市电零点位置及太阳能电池板5的供电状况，提供电源切换电路1时间及波数控制信号，并控制逆变器4产生对应市电零点的正弦波交流电控制信号，电源切换电路1在控制器3的控制下，输出由市电及逆变器4交流电周波数互补的交流电源。
如图2所示，控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13；其中斜波发生器10产生一个周期为50个市电周期、相位与市电交流电相位差为0度、幅值固定的基准斜波，通过电压比较器12与太阳能电池板电量检测电路13输出的直流电压比较，输出一个与电池板电量成正比的脉宽信号，周波数计数器9是一个计数长度为50的计数器，通过对来自取样电路2的零点脉冲计数，输出一个周波数时基信号，晶闸管控制脉冲产生电路8输出的控制脉冲、电池板电量检测脉宽信号、周波数时基信号经周波数控制信号形成电路11，产生市电切换信号uc1及逆变电源切换信号uc2。
如图3所示电路中，由桥式整流电路ⅠBR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器U1完成对市电的切换；另外，由桥式整流电路ⅡBR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2完成对太阳能逆变电源的切换；图中的ui1为市电输入，ui2为太阳能逆变电源的输入，uo为供电输出，uc1为市电切换信号，uc2为逆变电源切换信号，uc1及uc2均来自控制器3输出的切换信号，当uc1有效时，uc2为零、当uc2有效时，uc1为零；在uc1有效时，晶闸管驱动器U1输出对应于市电交流电零点的触发脉冲使晶闸管V1导通，这时绝缘栅双极型晶体管Q1截止，桥式整流电路ⅠBR1隔离了ui2，电源输出uo为ui1的若干个波数；当uc2有效时，绝缘栅双极型晶体管驱动器U2输出的控制信号使绝缘栅双极型晶体管Q1导通，这时晶闸管V1截止，桥式整流电路ⅡBR2隔离了ui1，电源输出uo为ui2的若干个波数。
本实用新型的有益效果是：此装置采用市电对太阳能电源的波动动态互补，仅用逆变器中的电容器储能，省去了昂贵的大容量蓄电池。在光照正常时，完全由太阳能电源供电，光照不足时，由太阳能电源与市电动态互补供电，不仅降低了供电系统的造价，也减少了蓄电池维护的负担及更换蓄电池的成本，对于主要在白天用电的场合，如办公室、工作间等，无疑是一种很好的节电选择。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型控制器原理框图；
图3是本实用新型电源切换电路的电路原理图。
图1-3中各标号：1-电源切换电路，2-取样电路，3-控制器，4-逆变器，5-太阳能电池板，6-市电切换电路，7-太阳能供电切换电路，8-晶闸管控制脉冲产生电路，9-周波数计数器，10-斜波发生器，11-周波数控制信号形成电路，12-电压比较器，13-太阳能电池板电量检测电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-3所示，一种无蓄电池的太阳能供电装置，包括电源切换电路1、取样电路2、控制器3、逆变器4、太阳能电池板5；所述取样电路2的输入端与市电输入相连，取样电路2的输出端与控制器3连接，控制器3分别与电源切换电路1、逆变器4、太阳能电池板5连接，太阳能电池板5的输出端与逆变器4，逆变器4的输出端与电源切换电路1连接；
所述电源切换电路1包括市电切换电路6、太阳能供电切换电路7；市电切换电路6包括桥式整流电路ⅠBR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器U1；太阳能供电切换电路7包括桥式整流电路ⅡBR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2；所述晶闸管V1的阳极与桥式整流电路ⅠBR1的正极端相连，晶闸管V1的控制极与晶闸管驱动器U1的输出端相连，晶闸管V1的阴极接地，桥式整流电路ⅠBR1负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极与桥式整流电路ⅡBR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极接地，桥式整流电路ⅡBR2负极端接地；
所述控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13；取样电路2的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10，电压比较器12与斜波发生器10、太阳能电池板电量检测电路13、周波数控制信号形成电路11连接，周波数控制信号形成电路11与晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、电压比较器12连接。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种无蓄电池的太阳能供电装置，其特征在于：包括电源切换电路（1）、取样电路（2）、控制器（3）、逆变器（4）、太阳能电池板（5）；所述取样电路（2）的输入端与市电输入相连，取样电路（2）的输出端与控制器（3）连接，控制器（3）分别与电源切换电路（1）、逆变器（4）、太阳能电池板（5）连接，太阳能电池板（5）的输出端与逆变器（4），逆变器（4）的输出端与电源切换电路（1）连接；
所述电源切换电路（1）包括市电切换电路（6）、太阳能供电切换电路（7）；市电切换电路（6）包括桥式整流电路ⅠBR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器U1；太阳能供电切换电路（7）包括桥式整流电路ⅡBR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2；所述晶闸管V1的阳极与桥式整流电路ⅠBR1的正极端相连，晶闸管V1的控制极与晶闸管驱动器U1的输出端相连，晶闸管V1的阴极接地，桥式整流电路ⅠBR1负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极与桥式整流电路ⅡBR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极接地，桥式整流电路ⅡBR2负极端接地；
所述控制器（3）包括晶闸管控制脉冲产生电路（8）、周波数计数器（9）、斜波发生器（10）、周波数控制信号形成电路（11）、电压比较器（12）、太阳能电池板电量检测电路（13）；取样电路（2）的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路（8）、周波数计数器（9）、斜波发生器（10），电压比较器（12）与斜波发生器（10）、太阳能电池板电量检测电路（13）、周波数控制信号形成电路（11）连接，周波数控制信号形成电路（11）与晶闸管控制脉冲产生电路（8）、周波数计数器（9）、电压比较器（12）连接。
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| CN110173647A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-27 | 平潭煜想时代科技有限公司 | 基于不带蓄电池通过市电并网太阳能路灯及其控制方法 |
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2014
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