CN209389764U - 一种太阳能光电互补的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种太阳能光电互补的控制装置，它包括由单相或三相交流电源供电的电机驱动装置和由光伏电池板供电的光伏升压装置两部分，电机驱动装置包括单相或三相整流装置、配置在直流母线PN两端的直流电力储能用电解电容、逆变装置和变频驱动控制单元，光伏升压装置包括直流升压电路和内置的直流升压电路的控制单元，光伏升压装置的直流电输出端并联在电机驱动装置的直流母线PN两端，从而实现光伏发电供电与交流电源供电的光电互补电力运行系统，这个系统可以不分昼夜、不论天气如何，始终可以稳定地驱动电机连续工作。

Description

一种太阳能光电互补的控制装置

技术领域

本实用新型涉及光伏发电的应用领域，尤其是一种太阳能光电互补的控制装置。

背景技术

通常电机驱动装置，由交流电网电源供电，通过整流装置将交流变换成直流后，经过电解电容的储能，然后通过逆变装置将直流电压逆变成不同频率电压的三相交流电压驱动电机。这个过程中，所有能量均来自交流电网。反过来，在光伏发电过程中，需要通过单相或三相并网逆变装置，将光伏电池板所产生的直流能量变换成与电网相同频率，相位和相同电压的交流电送入交流电网。这个过程，被称为光伏并网发电。

在没有交流电源的区域中，太阳能光伏电池板所发出的直流电能，直接由逆变装置逆变成相应频率/电压的三相交流电直接驱动电机。这种应用被称为单独运行的光伏电力系统。如在澳大利亚，这种单独运行的光伏电力系统应用在无人值守的野外水泵供水系统。

在另外一种场合下，白天太阳能光伏电池板所发出的直流电能，也可以通过蓄电池等储能装置储存起来，在需要用电时，由蓄电池供给直流电。例如太阳能路灯系统，就是这种应用的典型。

但是上述光伏发电的应用中，光伏并网发电需要昂贵的并网逆变装置，将光伏电池板的直流能量变换成交流送入电网；而单独运行的光伏电力系统在没有太阳的时间段无法继续工作；蓄电池可以存储能量，但是成本昂贵，而且如果是驱动交流电机，还需要升压装置和逆变装置才能构成整个电机驱动系统。

实用新型内容

为解决上述光伏发电应用中存在的问题，本实用新型提供一种太阳能光电互补的控制装置，将一个由太阳能光伏电池板供电的光伏发电装置的直流电力输出，并联接入交流供电的电机驱动装置的直流母线中，从而实现光伏发电供电与交流电源供电的光电互补电力运行系统，这个系统可以不分昼夜、不论天气如何，始终可以稳定地驱动电机连续工作。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种太阳能光电互补的控制装置，它包括由单相或三相交流电源供电的电机驱动装置和由光伏电池板供电的光伏升压装置两部分，电机驱动装置包括单相或三相整流装置、配置在直流母线PN两端的直流电力储能用电解电容、逆变装置和变频驱动控制单元，光伏升压装置包括直流升压电路和内置的直流升压电路的控制单元，光伏升压装置的直流电输出端并联在电机驱动装置的直流母线PN两端，经逆变装置逆变成不同频率/电压的三相交流电驱动三相交流电机。

进一步地，电机驱动装置为普通的电压型变频器。

进一步地，三相交流电机为三相异步电动机或永磁同步电机。

进一步地，直流升压电路为不绝缘型直流升压电路。

进一步地，直流升压电路为绝缘型DC/DC电力变换装置，该绝缘型DC/DC电力变换装置由高频变压器隔离开直流输入和直流输出直接连接。

有益效果：

1.本实用新型通过一个动态可控的光伏升压装置，直接将光伏电池板所产生的直流电，并联连接到电机驱动装置的直流母线上。这样，在白天太阳光充足的情况下，基本上由光伏电池板供给能量；在太阳光不足的清晨和傍晚时刻，由交流电网与光伏电池板共同供给能量；在晚上完全由交流电网提供能量，以达到交流电机的持续可靠工作的目的。同时，整个系统结构简单可靠，没有蓄电池、并网逆变器等额外、昂贵的附加装置，交流电源与太阳能光伏发电互为补充，有效地发挥了光伏发电的绿色能源作用。

2.由于交流电源始终连接在系统上，无论是阴天还是黑夜，电机始终可以按照用户需求连续工作，整个系统可靠性高。

3.电机驱动装置与光伏升压装置独立工作，方便整机的模块化开发和安装等工作。

4.电机驱动装置可以与通常所说的变频器结构完全一致，只需在电机驱动装置的直流母线PN处并联接入光伏升压装置的直流输出，即可形成光电互补系统，极大地方便了现有的电机驱动系统的升级改造工作。

附图说明

图1是本实用新型的太阳能光电互补的控制装置的基本电路框图；

图中：1-单相或三相交流电源(交流电网)，2-单相或三相整流装置，3-电解电容，4-逆变装置，5-变频驱动控制单元，6-三相交流电机，7-光伏电池板，8-直流升压电路，9-直流升压电路的控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型采用的硬件结构由单相或三相交流电源(交流电网)1供电的电机驱动装置和由光伏电池板7供电的光伏升压装置两部分组成。电机驱动装置由单相或三相整流装置(由整流桥构成)2、配置在直流母线PN两端的直流电力储能用电解电容3、逆变装置(通常由IGBT器件或功率模块及周边电路组成)4以及变频驱动控制单元5组成。光伏升压装置由直流升压电路8和内置的直流升压电路的控制单元9组成。光伏升压装置输出的直流电通过电连接直接并联在电机驱动装置的直流母线PN处。最终，电机驱动装置的逆变装置4产生不同频率/电压的三相交流电驱动三相交流电机6。这样构成了一个太阳能与交流电源的光电互补的控制装置。

这里，电机驱动装置属于普通的电压型变频器，可以驱动不同种类的电机，例如电机可以选择三相异步电动机，也可以选择永磁同步电机。并且，电机可以选配编码器以获得高精度的伺服控制效果，也可以选取无位置传感器矢量控制法驱动永磁同步电机以获取高效节能效果。

图1中的直流升压电路8为不绝缘型，可以替换为绝缘型DC/DC电力变换装置，这个绝缘型DC/DC电力变换装置由高频变压器隔离开原方(直流输入)和副方(直流输出)直接连接，进一步增加整个系统的可靠性。

对于光伏升压装置而言，需要按照当时太阳光照强度，将光伏电池板7的输出功率控制在最大输出点，获得光伏电池板7的最大利用率。

这样，整个系统由于同时存在着光伏电池板7产生的太阳能电力和单相或三相交流电源(交流电网)1所提供的交流电力，形成了光电互补的供电系统。在正午太阳光充足的情况下，可以光伏电池板7为主供给主要动力，单相或三相交流电源(交流电网)1起到一个补充和后备作用；在太阳光光照强度较低的清晨和傍晚时刻，由单相或三相交流电源(交流电网)1与光伏电池板7共同供给能量，光伏电池板7提供了此时太阳能所能输出的最大能量，而单相或三相交流电源(交流电网)1补充提供了不足的能量部分；在晚上完全由单相或三相交流电源(交流电网)1提供能量。这样一个光电互补供电系统，光伏电池板7与单相或三相交流电源(交流电网)1互相补充，协同工作，可以实现了三相交流电机6的不间断持续可靠工作，同时也充分地利用了光伏电池板7的能力，达到使用清洁能源，绿色节能的目的。

对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种太阳能光电互补的控制装置，它包括由单相或三相交流电源(1)供电的电机驱动装置，所述电机驱动装置包括单相或三相整流装置(2)、配置在直流母线PN两端的直流电力储能用电解电容(3)、逆变装置(4)和变频驱动控制单元(5)，其特征在于：还包括由光伏电池板(7)供电的光伏升压装置，所述光伏升压装置包括直流升压电路(8)和内置的直流升压电路的控制单元(9)，所述光伏升压装置的直流电输出端并联在所述电机驱动装置的直流母线PN两端，经所述逆变装置(4)逆变成不同频率/电压的三相交流电驱动三相交流电机(6)。

2.根据权利要求1所述的太阳能光电互补的控制装置，其特征在于：所述电机驱动装置为普通的电压型变频器。

3.根据权利要求1所述的太阳能光电互补的控制装置，其特征在于：所述三相交流电机(6)为三相异步电动机或永磁同步电机。

4.根据权利要求1所述的太阳能光电互补的控制装置，其特征在于：所述直流升压电路(8)为不绝缘型直流升压电路。

5.根据权利要求1所述的太阳能光电互补的控制装置，其特征在于：所述直流升压电路(8)为绝缘型DC/DC电力变换装置，该绝缘型DC/DC电力变换装置由高频变压器隔离开直流输入和直流输出直接连接。