CN204652028U - 一种太阳能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能电源，包括太阳能供电模块、市电供电模块、蓄电池模块和逆变电路模块。太阳能供电模块包括太阳能电池板阵列和调压充电及防反充电路，市电供电模块包括桥式整流电路和调压斩波电路，逆变电路模块包括全桥式逆变电路和变压器电路。蓄电池模块与全桥式逆变电路输入端电连接，全桥式逆变电路输出端与变压器电路电连接。太阳能电池板阵列与蓄电池模块电连接，太阳能电池板阵列与全桥式逆变电路输入端电连接。桥式整流电路与蓄电池模块电连接，桥式整流电路与全桥式逆变电路输入端电连接。本实用新型太阳能电源在光照不足和市电微弱的情况下持续正常供电，具有供电性能持久稳定的特点。

Description

一种太阳能电源

技术领域

本实用新型涉及一种利用太阳能供电的电源，特别涉及一种有市电旁路的离网太阳能电源，属于太阳能供电设备领域。

背景技术

太阳能电源是利用光伏电池板将吸收的太阳辐射能量转换成电能的供能装置，广泛应用在远离电网覆盖的偏远地区，同时也是一种绿色环保的新能源，是一种理想的能源。但是太阳能受限于日照强度，在某些环境中不能提供持续的能量流，这给太阳能电源的应用带来了限制。公开号是CN203457099U的专利文件公开了一种太阳能电源系统，这种太阳能电源系统包括光伏组件、控制逆变一体机、蓄电池和启动开关，其中控制逆变一体机同时与光伏组件、蓄电池、启动开关和负载连接，解决了依靠小型风力发电站供电产生的供电量不足，经常断电的问题。公开号是CN203553977U的专利文件公开了一种智能太阳能逆变电源，这种太阳能电源包括太阳能电池板、充放电智能控制器、蓄电池和逆变电源，太阳能电池板输出端与充放电智能控制器连接，充放电智能控制器与蓄电池连接，蓄电池与逆变电源连接，蓄电池与过充保护电路连接，蓄电池与逆变电源之间还接有过压保护电路，解决了偏远地区没有电网，用电难的问题。以上两种太阳能电源都没有市电后备旁路，在太阳能供给不足的情况下很难维持稳定的供电状态。为了解决这个问题，有厂家在上述太阳能电源的方案中增加了市电备用旁路，但是这种系统在市电网较弱和电能质量不稳定的情况下，还是不能使负载正常工作，而且还可能烧坏负载。

实用新型内容

本实用新型太阳能电源公开了新的方案，在市电网较弱的情况下，通过调压电路给蓄电池充电，再利用蓄电池给负载供电，解决了现有太阳能电源不能持续正常供电的问题。

本实用新型太阳能电源包括太阳能供电模块、市电供电模块、蓄电池模块和逆变电路模块，太阳能供电模块包括太阳能电池板阵列和调压充电及防反充电路，市电供电模块包括桥式整流电路和调压斩波电路，逆变电路模块包括全桥式逆变电路和变压器电路。蓄电池模块与全桥式逆变电路输入端电连接，全桥式逆变电路输出端与变压器电路电连接。太阳能电池板阵列通过调压充电及防反充电路与蓄电池模块电连接，太阳能电池板阵列通过调压充电及防反充电路与全桥式逆变电路输入端电连接。桥式整流电路通过调压斩波电路与蓄电池模块电连接，桥式整流电路通过调压斩波电路与全桥式逆变电路输入端电连接。

本实用新型太阳能电源在市电网较弱的情况下，通过调压电路给蓄电池充电，再利用蓄电池给负载供电，使得电源在光照不足和市电微弱的情况下持续正常供电，具有供电性能持久稳定的特点。

附图说明

图1是本实用新型太阳能电源模块原理图。

图2是图1中太阳能电源模块原理图的实施例电路图。

图3是太阳能电源柜结构示意图。

图1～3中，110是防反充绝缘栅双极型晶体管，120是调压充电绝缘栅双极型晶体管，210是斩波电路绝缘栅双极型晶体管，220是缓冲电路绝缘栅双极型晶体管，410是逆变电路绝缘栅双极型晶体管，610是上部控制柜，611是液晶显示屏，620是中部电路板接线柜，621是太阳能供电插口，622是市电供电插口，623是交流输出插口，630是下部蓄电池柜。641是散热长通孔。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型太阳能电源模块原理图。太阳能电源包括太阳能供电模块、市电供电模块、蓄电池模块和逆变电路模块。

太阳能供电模块包括太阳能电池板阵列和调压充电及防反充电路，调压充电及防反充电路的作用是限制和调整太阳能阵列输出电压符合蓄电池的参数要求，同时保证在蓄电池高势能的情况下防止反充电现象发生。为了实现上述技术目的，本方案公开了一种采用绝缘栅双极型晶体管的电路，如图2所示，具体是调压充电及防反充电路包括防反充绝缘栅双极型晶体管110和调压充电绝缘栅双极型晶体管120，防反充绝缘栅双极型晶体管110和调压充电绝缘栅双极型晶体管120反向串联。

市电供电模块包括桥式整流电路和调压斩波电路，桥式整流电路包括4个整流二极管，调压斩波电路的作用是在市电网较弱，供电质量低的情况下调整弱电网给蓄电池充电，再利用蓄电池给负载正常供电，为了实现上述技术目的，本方案公开了一种采用绝缘栅双极型晶体管的斩波电路，如图2所示，具体是调压斩波电路包括形成串联的斩波电路绝缘栅双极型晶体管210和储能电路，储能电路包括形成并联的二极管和电感。为了保证电网工作的稳定性和安全性，本方案在市电网端还包括缓冲电路，图2示出了缓冲电路设在上述斩波电路的上游，具体是市电供电模块还包括缓冲滤波电路，缓冲滤波电路包括形成并联的缓冲电路和滤波电容，缓冲电路包括形成并联的限流保护电路和缓冲电路绝缘栅双极型晶体管220，限流保护电路包括形成串联的二极管和电阻。

逆变电路模块包括全桥式逆变电路和变压器电路，全桥式逆变电路包括形成并联的逆变电路和滤波电容，逆变电路包括4个逆变电路绝缘栅双极型晶体管410，变压器电路包括变压器和LC滤波电路。

蓄电池模块与全桥式逆变电路输入端电连接，全桥式逆变电路输出端与变压器电路电连接。太阳能电池板阵列通过调压充电及防反充电路与蓄电池模块电连接，太阳能电池板阵列通过调压充电及防反充电路与全桥式逆变电路输入端电连接。桥式整流电路通过调压斩波电路与蓄电池模块电连接，桥式整流电路通过调压斩波电路与全桥式逆变电路输入端电连接。如图2所示，当太阳光正常时，太阳能电池板阵列(PV Array)通过IGBT1和IGBT2给蓄电池充电，把太阳能转换来的直流电存储在蓄电池中，蓄电池通过逆变电路(IGBT3～IGBT6)输出稳定的220Vac/50Hz交流电。当阳光强度不足，不能驱动负载时，切换成市电网供电模式，利用市电网给负载供电。当太阳能不足并且市电网很弱的情况下，启动IGBT7和IGBT8，将市电网的弱电存储到蓄电池中，蓄电池通过逆变电路给负载供电。上述过程中，IGBT7的作用是在开机时防止电流过大，损坏电路元器件，IGBT8的作用是根据负载功率大小调节电网的供能模式。上述方案实现了在太阳能供给不足时，采用市电网给负载供电，同时在蓄电池中存储一部分电能，如果电网不能正常供电，蓄电池也能向负载供电，而且还可以同时引导弱电网给蓄电池充电。以上过程可以通过人为手动开关的方式控制实现，也可以通过简单的门电路模块实现。

为了实现整体电路的协调控制，本方案还包括电路信号控制模块，电路信号控制模块采样太阳能供电质量信号、市电网供电质量信号，负载用电质量信号，在设定工况条件下切换供电模式。具体是太阳能电源还包括信号控制模块，信号控制模块与太阳能供电模块电连接，信号控制模块与市电供电模块电连接，信号控制模块与蓄电池模块电连接，信号控制模块与逆变电路模块电连接。信号控制模块根据太阳能供电模块发送来的低电平信号切换成市电供电模式，信号控制模块根据市电供电模块发送来的低电平信号切换成蓄电池低压充电和蓄电池正常供电模式。以上涉及的电子电路设备和元件均可以采用本领域现有的方案和型号，也可以根据特定的设计采用特制的部件。

本方案的太阳能电源还包括装载各种电路设备的电源柜，如图3所示，太阳能电源还包括电源柜，电源柜包括柜体和设在柜体底面角端上的万向轮，柜体包括上部控制柜610、中部电路板接线柜620和下部蓄电池柜630，上部控制柜610外接侧面控制面板，控制面板上设有电源状态指示灯、液晶显示屏611和开关按钮，中部电路板接线柜620外接侧面接线面板，接线面板上设有太阳能供电插口621、市电供电插口622和交流输出插口623，下部蓄电池柜630内设有蓄电池。为了改善电源柜的通风散热性能，本方案在柜体顶部设有散热凸台，散热凸台侧壁面上设有规则排列的散热长通孔641。

本方案的太阳能电源在现有太阳能电源单纯依靠太阳能供电方案的基础上增设了市电网后备旁路方案，并且改进了电路设计，在市电网供电质量低的情况下，引导弱电网给蓄电池充电，并且切换蓄电池给负载正常供电，解决了电网覆盖不好的偏远地区和在特殊情况下的供电方案中出现的太阳能和市电网均无法正常供电导致的频繁断电和损坏用电器的问题，使得电源在光照不足和市电微弱的情况下持续正常供电。为了更好的实现上述技术目的，本方案的太阳能电源在太阳能供电端采用了反向串联的两个绝缘栅双极型晶体管组成调压充电及防反充电路，在市电网供电端采用了基于绝缘栅双极型晶体管的斩波电路，在逆变电路模块中采用了绝缘栅双极型晶体管转换电流模式，绝缘栅双极型晶体管具有优良的耐高压性能，同时兼具关断速度快、驱动功率低等特点，大幅提升了整体电路的供电性能。基于以上特点，本方案的太阳能电源相比现有的方案具备实质性特点和进步。

本方案的太阳能电源并不限于实施例公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (8)

1.一种太阳能电源，其特征是包括太阳能供电模块、市电供电模块、蓄电池模块和逆变电路模块，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板阵列和调压充电及防反充电路，所述市电供电模块包括桥式整流电路和调压斩波电路，所述逆变电路模块包括全桥式逆变电路和变压器电路；

所述蓄电池模块与所述全桥式逆变电路输入端电连接，所述全桥式逆变电路输出端与所述变压器电路电连接；

所述太阳能电池板阵列通过所述调压充电及防反充电路与所述蓄电池模块电连接，所述太阳能电池板阵列通过所述调压充电及防反充电路与所述全桥式逆变电路输入端电连接；

所述桥式整流电路通过所述调压斩波电路与所述蓄电池模块电连接，所述桥式整流电路通过所述调压斩波电路与所述全桥式逆变电路输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能电源，其特征在于，所述调压充电及防反充电路包括防反充绝缘栅双极型晶体管(110)和调压充电绝缘栅双极型晶体管(120)，防反充绝缘栅双极型晶体管(110)和调压充电绝缘栅双极型晶体管(120)反向串联。

3.根据权利要求1所述的太阳能电源，其特征在于，所述调压斩波电路包括形成串联的斩波电路绝缘栅双极型晶体管(210)和储能电路，所述储能电路包括形成并联的二极管和电感。

4.根据权利要求3所述的太阳能电源，其特征在于，所述市电供电模块还包括缓冲滤波电路，所述缓冲滤波电路包括形成并联的缓冲电路和滤波电容，所述缓冲电路包括形成并联的限流保护电路和缓冲电路绝缘栅双极型晶体管(220)，所述限流保护电路包括形成串联的二极管和电阻。

5.根据权利要求1所述的太阳能电源，其特征在于，所述全桥式逆变电路包括形成并联的逆变电路和滤波电容，所述逆变电路包括4个逆变电路绝缘栅双极型晶体管(410)；所述变压器电路包括变压器和LC滤波电路。

6.根据权利要求1所述的太阳能电源，其特征在于，所述太阳能电源还包括信号控制模块，所述信号控制模块与太阳能供电模块电连接，所述信号控制模块与市电供电模块电连接，所述信号控制模块与蓄电池模块电连接，所述信号控制模块与逆变电路模块电连接；所述信号控制模块根据所述太阳能供电模块发送来的低电平信号切换成市电供电模式，所述信号控制模块根据所述市电供电模块发送来的低电平信号切换成蓄电池低压充电和蓄电池正常供电模式。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的太阳能电源，其特征在于，所述太阳能电源还包括电源柜，所述电源柜包括柜体和设在所述柜体底面角端上的万向轮，所述柜体包括上部控制柜(610)、中部电路板接线柜(620)和下部蓄电池柜(630)，上部控制柜(610)外接侧面控制面板，所述控制面板上设有电源状态指示灯、液晶显示屏(611)和开关按钮，中部电路板接线柜(620)外接侧面接线面板，所述接线面板上设有太阳能供电插口(621)、市电供电插口(622)和交流输出插口(623)，下部蓄电池柜(630)内设有蓄电池。

8.根据权利要求7所述的太阳能电源，其特征在于，所述柜体顶部设有散热凸台，所述散热凸台侧壁面上设有规则排列的散热长通孔(641)。