CN209448499U - 一种光伏逆变系统的辅助电源系统及光伏逆变系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种光伏逆变系统的辅助电源系统及光伏逆变系统。该光伏逆变系统的辅助电源系统包括：控制器、开关元件、直流辅助电源和交流辅助电源；直流辅助电源与直流‑直流转换电路电连接，控制器与直流辅助电源电连接，开关元件包括第一端、第二端和控制端，第一端与交流辅助电源电连接，第二端与电网电连接，控制端与控制器电连接；控制器用于获取直流辅助电源的电压值，并在直流辅助电源的电压值超过第一预设值时，控制开关元件将电网与交流辅助电源断开，否则控制开关元件将电网与交流辅助电源导通。本实用新型实施例实现了交流辅助电源供电方式与直流辅助电源供电方式的日夜交替转换，并保证了辅助电源系统的供电安全性。

Description

一种光伏逆变系统的辅助电源系统及光伏逆变系统

技术领域

本实用新型实施例涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏逆变系统的辅助电源系统及光伏逆变系统。

背景技术

光伏发电系统中，辅助电源系统利用太阳能电池板的电能或者电网的电能为光伏逆变系统供电。光伏逆变器辅助电源常用的取电方式分为从光伏逆变器直流侧取电、从电网侧取电、从电网和光伏逆变器直流侧互补取电三种。其中，前两种取电方式为单取电方式，其可靠性低，当输入源异常时将导致整个逆变系统断电；第三种取电方式为双互补取电方式，白天直流辅助电源为逆变系统供电，晚上交流辅助电源为逆变系统执夜供电。辅助电源的输入比前两种方式都稳定，从而确保了逆变器系统能稳定输出。

目前的光伏逆变系统中的辅助电源系统中，即使是在白天阶段直流辅助电源提供电能的状态下，交流辅助电源大部分时间也一直处于工作状态，并且在白天阶段逆变器会进行投切闸等操作，此时电网波动较大，然而交流辅助电源仍与电网有电气连接，因而容易引起交流辅助电源的损坏。

实用新型内容

本实用新型提供一种光伏逆变系统的辅助电源系统及光伏逆变系统，以实现直流辅助电源和交流辅助电源日夜交替供电，保障白天电源系统供电的安全。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种光伏逆变系统的辅助电源系统，其中，所述光伏逆变系统包括依次电连接的太阳能电池板、直流-直流转换电路、直流-交流转换电路和电网，所述辅助电源系统包括：控制器、开关元件、直流辅助电源和交流辅助电源；

所述直流辅助电源与所述直流-直流转换电路电连接，所述控制器与所述直流辅助电源电连接，所述开关元件包括第一端、第二端和控制端，所述第一端与所述交流辅助电源电连接，所述第二端与所述电网电连接，所述控制端与所述控制器电连接；

所述控制器用于获取直流辅助电源的电压值，并在所述直流辅助电源的电压值超过第一预设值时，控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源断开，否则控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通。

可选地，所述控制器还用于在所述直流辅助电源的电压值持续第一预设时间超过第一预设值时，控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源断开，否则控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通。

可选地，所述控制器还用于在所述直流辅助电源的电压值由大于所述第一预设值变为小于所述第一预设值时迟滞控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通，并在所述直流辅助电源的电压值持续第二预设时间低于第二预设值时，控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通，所述第二预设值小于所述第一预设值。

可选地，所述开关元件为常闭继电器，所述常闭继电器包括两个触点端和一个线圈端，所述两个触点端分别为所述开关元件的所述第一端和所述第二端，所述线圈端为所述开关元件的所述控制端，所述常闭继电器的两个触点端分别与所述交流辅助电源和所述电网电连接，所述常闭继电器的线圈端与所述控制器电连接。

可选地，所述常闭继电器的两个触点端包括一个动触点端和一个静触点端，所述动触点端与所述交流辅助电源电连接，所述常闭继电器的静触点端与所述电网电连接。

可选地，所述直流-交流转换电路包括三个输出端，所述电网包括与所述直流-交流转换电路一一对应电连接的三个输入端；所述开关元件为常闭双触点继电器，所述常闭双触点继电器包括两个动触点端、两个静触点端和一个线圈端，所述两个动触点端为所述开关元件的第一端，所述两个静触点端为所述开关元件的第二端，所述线圈端为所述开关元件的控制端，所述两个动触点端与所述交流辅助电源电连接，所述两个静触点端与所述电网的所述三个输入端中任意两个输入端电连接。

可选地，所述直流辅助电源和所述交流辅助电源均与所述光伏逆变系统中的控制驱动电路电连接，所述控制驱动电路分别与所述直流-直流转换电路、所述直流-交流转换电路以及所述控制器电连接，所述直流辅助电源和所述交流辅助电源用于为所述控制驱动电路、所述直流-直流转换电路、所述直流-交流转换电路以及所述控制器供电。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种光伏逆变系统，包括如第一方面任一所述的辅助电源系统，还包括控制驱动电路以及依次电连接的太阳能电池板、直流-直流转换电路、直流-交流转换电路和电网；所述辅助电源系统用于为所述控制驱动电路供电。

本实用新型实施例提供的光伏逆变系统的辅助电源系统，通过设置控制器、开关元件、直流辅助电源和交流辅助电源，并通过控制器采集直流辅助电源的电压值，在电压值超过第一预设值时控制开关元件断开电网与交流辅助电源的连接，由直流辅助电源供电，否则便由交流辅助电源供电，实现了交流辅助电源供电方式与直流辅助电源供电方式的日夜交替转换。并且，在白天阶段将交流辅助电源断开与电网的连接，实现交流辅助电源与电网的电气隔离，可以防止投切闸等操作导致电网波动冲击引起的交流辅助电源的损坏，降低交流辅助电源的损坏率，降低系统故障率及维护成本，保证了辅助电源系统的供电安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种光伏逆变系统的辅助电源系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的辅助电源系统电路控制逻辑图；

图3是本发明实施例还提供的另一种辅助电源系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种辅助电源系统的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种光伏逆变系统的结构示意图。

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详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种光伏逆变系统的辅助电源系统的结构示意图，参考图1，首先，在光伏逆变系统中，包括有依次电连接的太阳能电池板11、直流-直流转换电路12、直流-交流转换电路13和电网14，而该辅助电源系统则包括：控制器21、开关元件24、直流辅助电源22和交流辅助电源23；直流辅助电源22与直流-直流转换电路12电连接，控制器21与直流辅助电源22电连接，开关元件24包括第一端a、第二端b和控制端c，第一端a与交流辅助电源23电连接，第二端b与电网14电连接，控制端c与控制器21电连接；控制器21用于获取直流辅助电源22的电压值，并在直流辅助电源22的电压值超过第一预设值时，控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23断开，否则控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23导通。

其中，控制器光伏逆变系统中，太阳能电池板11在白天时，将光能转换为电能产生电流，而与太阳能电池板11电连接的直流-直流转换电路12将该电流转换为恒定的直流电，继而通过直流-交流转换电路13将转化的直流电转换为交流电发送给电网14。夜晚时，交流辅助电源23与电网14电连接，交流辅助电源23利用电网14的电能向光伏逆变系统供电；而白天时，直流辅助电源22与直流-直流转换电路12电连接，由直流辅助电源22利用太阳能电池板11的电能向光伏逆变系统供电。具体地，由于太阳能电池板11转换的电能与太阳光强度有直接关系，当凌晨太阳升起和傍晚太阳降落时，太阳光的光强是逐渐增加和逐渐减弱的状态，因此太阳能电池板11的电能也会随着太阳的升起和降落而增加和降低，此时与直流-直流转换电路12电连接的直流辅助电源22的电压值也会随着增加和降低。将控制器21与直流辅助电源22电连接，可以实时采集直流辅助电源22的电压值，并根据该电压值超过一定预设值，判断太阳能电池板11处于正常工作状态且此时的直流辅助电源22满足了供电的要求，故而将在夜晚供电的交流辅助电源23与电网14断开连接，由直流辅助电源22供电。其中电压的第一预设值可以设置为实际太阳能电池板11正常工作状态时对应的直流辅助电源电压值，以保证直流辅助电源22正常供电。另外，需要说明的是，控制器21对直流辅助电源22的电压值判断可以通过硬件电路实现，示例性地，可采用电压采集器以及比较器等实现。

本实用新型实施例提供的光伏逆变系统的辅助电源系统，通过设置控制器、开关元件、直流辅助电源和交流辅助电源，并通过控制器采集直流辅助电源的电压值，在电压值超过第一预设值时控制开关元件断开电网与交流辅助电源的连接，由直流辅助电源供电，否则便由交流辅助电源供电，实现了交流辅助电源供电方式与直流辅助电源供电方式的日夜交替转换。并且，在白天阶段将交流辅助电源断开与电网的连接，实现交流辅助电源与电网的电气隔离，可以防止投切闸等操作导致电网波动冲击引起的交流辅助电源的损坏，减少交流辅助电源的损坏率，降低系统故障率及维护成本，保证辅助电源系统的供电安全性。

图2是本实用新型实施例提供的辅助电源系统电路控制逻辑图，参考图1和图2，其中，在早上时，太阳光较弱，太阳能电池板11的电压偏低，直流辅助电源22未启动，此时交流辅助电源23为光伏逆变系统供电；待到t1时刻，太阳能电池板11的电压满足直流辅助电源22的开机值，直流辅助电源22开始工作。但由于此时的太阳光强仍相对较弱，直流辅助电源22不稳定，会出现打嗝现象，并不适合进行供电，此时的控制器21采集到的直流辅助电源电压值也时有时无。故针对该种情况，可选地，控制器21还用于在直流辅助电源22的电压值持续第一预设时间超过第一预设值时，控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23断开，否则控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23导通。通过判定直流辅助电源22的电压值超过预设的电压值一定的时间，即可认为直流辅助电源22可稳定工作，即直流辅助电源22由t1时刻经过t2时刻后到达了t3时刻，此时可控制开关元件24将交流辅助电源23与电网14断开，由直流辅助电源22进行供电。该预设时间可根据实际的直流辅助电源22从开启至稳定工作所需时间进行设置，此处不做限制。

进一步参考图1和图2，当等到傍晚，太阳光线变弱后，直流辅助电源又会出现打嗝现象，如t4-t5时刻，此时的直流辅助电源22的电压值时有时无，控制器21监测到直流辅助电源22会出现掉电情况。针对该种情况，则可设置控制器21在直流辅助电源22的电压值由大于第一预设值变为小于第一预设值时迟滞控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23导通，并在直流辅助电源22的电压值持续第二预设时间低于第二预设值时，控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23导通，其中，第二预设值小于第一预设值，在直流辅助电源22的电压值由大于第一预设值变为小于第一预设值时迟滞控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23导通，可以通过设置滞回比较器实现，当直流辅助电源22的电压值减小并从大于第一预设值变为小于第一预设值时，控制器21则通过滞回比较器仍然保持电压值大于第一预设值的控制状态即控制开关元件24将电网14与交流辅助电源23断开。通过合理设置第二预设时间和第二预设值，可以通过直流辅助电源22的电压值持续第二预设时间低于第二预设值，判断出直流辅助电源22的电压值开始降低，即太阳光开始减弱，因此为了防止太阳光减弱时直流辅助电源22电压值时有时无而影响正常供电，可以将交流辅助电源23与电网14导通，由交流辅助电源23供电。需要说明的是，直流辅助电源除傍晚太阳光减弱出现掉电情况外，还可能因为异常状况出现掉电，此时直流辅助电源22同样不能正常供电。因此可以针对异常状况设置第二预设时间和第二预设值，使通过直流辅助电源22的电压值持续第二预设时间低于第二预设值，可判断出直流辅助电源22出现异常，从而立即将交流辅助电源23与电网14导通，由交流辅助电源23供电，实现直流辅助电源22与交流辅助电源23的无缝切换，保证辅助电源系统的正常工作。

具体地，本发明实施例还提供了一种辅助电源系统。图3是本发明实施例还提供的另一种辅助电源系统的结构示意图，参考图3，可选地，开关元件为常闭继电器240，常闭继电器240包括两个触点端(a和b)和一个线圈端c，两个触点端(a和b)分别为开关元件的第一端和第二端，线圈端c为开关元件的控制端，常闭继电器240的两个触点端分别与交流辅助电源23和电网14电连接，常闭继电器240的线圈端c与控制器21电连接。

参考图3，更进一步可选地，常闭继电器240的两个触点端包括一个动触点端a和一个静触点端b，动触点端a与交流辅助电源23电连接，常闭继电器240的静触点端b与电网14电连接。通过将常闭继电器240的静触点端b与电网14电连接，可以避免动触点端a与电网14连接时开关带电，保证继电器开关操作时的安全。

更具体地，由于市电电网中通常采用三相电，故电网中包括有三个输入端，对应地，直流-交流转换电路包括三个输出端，因此本实用新型实施例还提供了一种辅助电源系统。图4是本实用新型实施例提供的又一种辅助电源系统的结构示意图，参考图4，电网14包括与直流-交流转换电路13一一对应电连接的三个输入端141；开关元件为常闭双触点继电器241，常闭双触点继电器241包括两个动触点端(a1和a2)、两个静触点端(b1和b2)和一个线圈端c，两个动触点端(a1和a2)为开关元件的第一端，两个静触点端(b1和b2)为开关元件的第二端，线圈端c为开关元件的控制端，两个动触点端(a1和a2)与交流辅助电源23电连接，两个静触点端与电网14的三个输入端中任意两个输入端141电连接。

继续参考图4，其中，直流辅助电源22和交流辅助电源23均与光伏逆变系统中的控制驱动电路15电连接，控制驱动电路15分别与直流-直流转换电路12、直流-交流转换电路13以及控制器21电连接，直流辅助电源22和交流辅助电源22用于为控制驱动电路15、直流-直流转换电路12、直流-交流转换电路13以及控制器14供电。其中，控制驱动电路15包括光伏逆变系统中的主控电路、驱动电路、采样电路等，辅助电源系统则通过直流辅助电源和交流辅助电源交替为该控制驱动电路15供电。另外需要说明的是，控制驱动电路15还分别与直流-直流转换电路12、直流-交流转换电路13以及控制器21电连接，用于为其供电。

本实用新型实施例还提供了一种光伏逆变系统，图5是本实用新型实施例提供的一种光伏逆变系统的结构示意图，参考图5，该光伏逆变系统包括本实用新型实施例中的任意一种辅助电源系统200，还包括控制驱动电路15以及依次电连接的太阳能电池板11、直流-直流转换电路12、直流-交流转换电路13和电网14；辅助电源系统200用于为控制驱动电路15供电。由于本实用新型实施例提供的光伏逆变系统采用了上述实施例所述的辅助电源系统，故同样具备该辅助电源系统的有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种光伏逆变系统的辅助电源系统，其中，所述光伏逆变系统包括依次电连接的太阳能电池板、直流-直流转换电路、直流-交流转换电路和电网，其特征在于，所述辅助电源系统包括：控制器、开关元件、直流辅助电源和交流辅助电源；

所述直流辅助电源与所述直流-直流转换电路电连接，所述控制器与所述直流辅助电源电连接，所述开关元件包括第一端、第二端和控制端，所述第一端与所述交流辅助电源电连接，所述第二端与所述电网电连接，所述控制端与所述控制器电连接；

所述控制器用于获取直流辅助电源的电压值，并在所述直流辅助电源的电压值超过第一预设值时，控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源断开，否则控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通。

2.根据权利要求1所述的辅助电源系统，其特征在于，所述控制器还用于在所述直流辅助电源的电压值持续第一预设时间超过第一预设值时，控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源断开，否则控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通。

3.根据权利要求1所述的辅助电源系统，其特征在于，所述控制器还用于在所述直流辅助电源的电压值由大于所述第一预设值变为小于所述第一预设值时迟滞控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通，并在所述直流辅助电源的电压值持续第二预设时间低于第二预设值时，控制所述开关元件将所述电网与所述交流辅助电源导通，所述第二预设值小于所述第一预设值。

4.根据权利要求1所述的辅助电源系统，其特征在于，所述开关元件为常闭继电器，所述常闭继电器包括两个触点端和一个线圈端，所述两个触点端分别为所述开关元件的所述第一端和所述第二端，所述线圈端为所述开关元件的所述控制端，所述常闭继电器的两个触点端分别与所述交流辅助电源和所述电网电连接，所述常闭继电器的线圈端与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的辅助电源系统，其特征在于，所述常闭继电器的两个触点端包括一个动触点端和一个静触点端，所述动触点端与所述交流辅助电源电连接，所述常闭继电器的静触点端与所述电网电连接。

6.根据权利要求1所述的辅助电源系统，其特征在于，所述直流-交流转换电路包括三个输出端，所述电网包括与所述直流-交流转换电路一一对应电连接的三个输入端；所述开关元件为常闭双触点继电器，所述常闭双触点继电器包括两个动触点端、两个静触点端和一个线圈端，所述两个动触点端为所述开关元件的第一端，所述两个静触点端为所述开关元件的第二端，所述线圈端为所述开关元件的控制端，所述两个动触点端与所述交流辅助电源电连接，所述两个静触点端与所述电网的所述三个输入端中任意两个输入端电连接。

7.根据权利要求1所述的辅助电源系统，其特征在于，所述直流辅助电源和所述交流辅助电源均与所述光伏逆变系统中的控制驱动电路电连接，所述控制驱动电路分别与所述直流-直流转换电路、所述直流-交流转换电路以及所述控制器电连接，所述直流辅助电源和所述交流辅助电源用于为所述控制驱动电路、所述直流-直流转换电路、所述直流-交流转换电路以及所述控制器供电。

8.一种光伏逆变系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的辅助电源系统，还包括控制驱动电路以及依次电连接的太阳能电池板、直流-直流转换电路、直流-交流转换电路和电网；所述辅助电源系统用于为所述控制驱动电路供电。