CN205544542U - 基于光伏发电的直流供电系统 - Google Patents

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李凯旋
周金萍
贾俊征
王书源
韩璐
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Abstract

本实用新型提供了一种基于光伏发电的直流供电系统，包括高压直流母线，高压直流母线上连接有检测控制机构，检测控制机构上分别连接有光伏供电机构和电网供电机构，光伏供电机构由相连接的太阳能电池板和DC/DC变换器组成，所述电网供电机构由相连接的市电网和AC/DC整流变换器组成，高压直流母线上还连接有储能机构、高压配电机构、中压配电机构及低压配电机构。本实用新型主要利用光伏供电机构供电，配合有储能机构及电网供电机构，节省了大量能源的消耗，将该系统引入居民小区内，可以满足不同直流负载的供电需求，减少了大量整流设备的投入，具有很好的经济效益。

Description

基于光伏发电的直流供电系统
技术领域
本实用新型涉及直流供电领域，具体涉及基于光伏发电的直流供电系统。
背景技术
能源一直是人类生存和发展的重要物质基础，随着社会的发展，能源在社会发展中的重要性越来越突出，尤其是近年来各国日益呈现出来的能源危机问题，更加明显地把能源置于社会发展的首要地位。人类开始将目光转向可再生能源，大规模地开发利用可再生洁净能源，以丰富、清洁的可再生能源为主的多样性能源结构代替以资源有限、污染严重的化石能源主的能源结构已成为人们关注的焦点。光伏发电以电能作为最终表现形式，具有传输方便、无污染、免维护、取之不竭、可存储等强劲的优势。随着太阳电池转换效率的不断提高、生产成本的不断下降，太阳能光伏发电将在能源、环境和人类社会未来发展中占据重要地位。
我国城镇居民小区规划建设集中化、楼宇结构整体化、公共设施系统化、使用功能多样化，这使得居民的用电管理较为集中化，特别是乡镇社区可开发的土地空间较大，这样就为基于光伏发电的小区直流供电系统的建设提供了可能性。
现在的居民区供电方式基本上都是交流供电模式，随着大量直流负荷的接入，例如电动汽车、LED照明设备、直流家电等，交流供电需要进行大量的整流设备来满足直流负荷，这样就增加了成本，因此，需要一种全新的供电方式来应对直流负荷的供电问题，许多学者就提出了直流供电的想法。
实用新型内容
针对现有的人们用到的直流负荷越来越多，而直流供电系统的缺少的问题，本实用新型提供了一种基于光伏发电的直流供电系统。
本实用新型采用以下的技术方案：
基于光伏发电的直流供电系统，包括高压直流母线，高压直流母线上连接有检测控制机构，检测控制机构上分别连接有光伏供电机构和电网供电机构，光伏供电机构由相连接的太阳能电池板和DC/DC变换器组成，所述电网供电机构由相连接的市电网和AC/DC整流变换器组成；所述高压直流母线上还连接有储能机构、高压配电机构、中压配电机构及低压配电机构。
优选地，所述检测控制机构包括单片机，单片机上分别连接有第一电压检测器和第二电压检测器，第一电压检测器与高压直流母线相连，第二电压检测器与DC/DC变换器相连，所述单片机上还连接有多线路选择开关，多线路选择开关分别与DC/DC变换器、AC/DC整流变换器和高压直流母线相连。
优选地，所述单片机上分别还连接有显示器和报警器。
优选地，所述储能机构包括超级电容电池，超级电容电池连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与高压直流母线相连。
优选地，所述高压配电机构由相连接的高压配电线和高压配电接口组成。
优选地，所述中压配电机构包括第一降压DC/DC变换器，第一降压DC/DC变换器连接有中压配电线，中压配电线上连接有多个中压配电接口，所述第一降压DC/DC变换器还与高压直流母线相连。
优选地，所述低压配电机构包括第二降压DC/DC变换器，第二降压DC/DC变换器连接有低压配电线，低压配电线上连接有多个低压配电接口，所述第二降压DC/DC变换器还与高压直流母线相连。
本实用新型具有的有益效果是：
本实用新型提供了基于光伏发电的直流供电系统，白天阳光充足时，太阳能电池板发电供给高压直流母线，多余的电能储存在超级电容电池内。当太阳能电池板供电不足时，超级电容电池反向对高压直流母线供电，保证直流母线上的电压。当太阳能电池板供电不足，且超级电容电池电能供完时，则由市电网对直流母线供电。高压配电机构用于对直流高压负载进行供电，中压配电机构用于对中压直流负载进行供电，低压配电机构用于对低压直流负载进行供电。该直流供电系统主要利用光伏发电，减少能源的消耗，将该系统引入居民小区内，可以满足居民对直流供电的需求。本实用新型在充分利用太阳能的基础上，保证了供电的可靠性，节省了设备的投入，具有很好的经济效益。
附图说明
图1为基于光伏发电的直流供电系统的结构框图。
图2为检测控制机构的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行的具体的说明：
结合图1和图2，基于光伏发电的直流供电系统，包括高压直流母线，高压直流母线上连接有检测控制机构，检测控制机构上分别连接有光伏供电机构和电网供电机构，高压直流母线上还连接有储能机构、高压配电机构、中压配电机构及低压配电机构。
其中，光伏供电机构由相连接的太阳能电池板和DC/DC变换器组成，电网供电机构由相连接的市电网和AC/DC整流变换器组成。
检测控制机构包括单片机，单片机上分别连接有第一电压检测器和第二电压检测器，第一电压检测器与高压直流母线相连，检测高压直流母线上的电压，第二电压检测器与DC/DC变换器相连，检测太阳能电池板的发电电压。
单片机上还分别连接有多线路选择开关、显示器和报警器，多线路选择开关分别与DC/DC变换器、AC/DC整流变换器及高压直流母线相连，单片机能控制多线路选择开关将DC/DC变换器与高压直流母线接通，或者将AC/DC整流变换器与高压直流母线接通。
储能机构包括超级电容电池，超级电容电池连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与高压直流母线相连。
高压配电机构由相连接的高压配电线和高压配电接口组成，高压配电接口与直流高压负载相连，例如电动汽车等。
中压配电机构包括第一降压DC/DC变换器，第一降压DC/DC变换器连接有中压配电线，中压配电线上连接有多个中压配电接口，第一降压DC/DC变换器还与高压直流母线相连。中压配电接口与电动自行车及家用电器等直流中压负载相连。
低压配电机构包括第二降压DC/DC变换器，第二降压DC/DC变换器连接有低压配电线，低压配电线上连接有多个低压配电接口，第二降压DC/DC变换器还与高压直流母线相连。低压配电接口与照明灯和手机等直流低压负载相连。
在白天阳光充足时，太阳能电池板发电，第二电压检测器检测到太阳能电池板的发电电压高，单片机控制多线路选择开关将DC/DC变换器与高压直流母线接通，由太阳能电池板对高压直流母线供电，从而满足各种不同级别的直流负载的供电需求，高压直流母线上多余的电能通过双向DC/DC变换器，储存到超级电容电池内。阳光不足时，太阳能电池板供电量不够，此时超级电容电池内的电能反向对高压直流母线供电，保证高压直流母线上电能的充足。整个过程中，第一电压检测器一直在检测高压直流母线上的电压。
当在夜晚时，太阳能电池板不工作，超级电容电池内储存的电量有限，第一电压检测器检测到高压直流母线上的电压不够，此时单片机控制AC/DC整流变换器与高压直流母线接通，由市电网对高压直流母线进行供电，保证整个系统供电的可靠性。
本实用新型主要利用光伏供电机构供电，配合有储能机构及电网供电机构，节省了大量能源的消耗，将该系统引入居民小区内，可以满足不同直流负载的供电需求，减少了大量整流设备的投入，具有很好的经济效益。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，包括高压直流母线，高压直流母线上连接有检测控制机构，检测控制机构上分别连接有光伏供电机构和电网供电机构，光伏供电机构由相连接的太阳能电池板和DC/DC变换器组成，所述电网供电机构由相连接的市电网和AC/DC整流变换器组成；所述高压直流母线上还连接有储能机构、高压配电机构、中压配电机构及低压配电机构。
2.根据权利要求1所述的基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，所述检测控制机构包括单片机，单片机上分别连接有第一电压检测器和第二电压检测器，第一电压检测器与高压直流母线相连，第二电压检测器与DC/DC变换器相连，所述单片机上还连接有多线路选择开关，多线路选择开关分别与DC/DC变换器、AC/DC整流变换器和高压直流母线相连。
3.根据权利要求2所述的基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，所述单片机上还分别连接有显示器和报警器。
4.根据权利要求1所述的基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，所述储能机构包括超级电容电池，超级电容电池连接有双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器与高压直流母线相连。
5.根据权利要求1所述的基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，所述高压配电机构由相连接的高压配电线和高压配电接口组成。
6.根据权利要求1所述的基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，所述中压配电机构包括第一降压DC/DC变换器，第一降压DC/DC变换器连接有中压配电线，中压配电线上连接有多个中压配电接口，所述第一降压DC/DC变换器还与高压直流母线相连。
7.根据权利要求1所述的基于光伏发电的直流供电系统，其特征在于，所述低压配电机构包括第二降压DC/DC变换器，第二降压DC/DC变换器连接有低压配电线，低压配电线上连接有多个低压配电接口，所述第二降压DC/DC变换器还与高压直流母线相连。
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