CN213782950U - 一种光伏全电厨房 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏发电领域，提供一种光伏全电厨房。由光伏电池、主控设备、蓄电池、全电厨房炊具、全电厨房供水系统构成。所述光伏电池、蓄电池正负极对应连接主控设备的直流输入端正负极；所述主控设备由Boost升压电路、STM32控制器、驱动模块U1、全桥逆变单元、AD采集卡以及滤波器构成，主控设备的交流输出端连接厨房内的交流母线，所述全电厨房炊具、全电厨房供水系统连接交流母线；所述交流母线一端具备局域电网接口；所述STM32控制器嵌入优化管理方法，具备光伏发电功率预测、厨房负荷预测功能。本实用新型利用智能搜索算法求解最优调度方案，可提高全电厨房运行的经济性与稳定性，具备电能产量过剩时并入局域电网功能。

Description

一种光伏全电厨房

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，更为具体地，涉及一种光伏全电厨房。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题日益严重，太阳能光伏发电作为清洁的绿色能源，成为世界各国关注和研究的热点且被逐渐推广到人们的日常生活中，分布式发电站独立并网已成为微电网发展的主要趋势。

传统厨房使用的能源是化石能源与电能的混合形式，明火的存在增加了厨房安全隐患，天然气等化石能源的泄漏可导致中毒，电火花可引燃泄露的气体从而引发爆炸，传统灶具使用过程产生大量油烟可损害人们的身体健康。人们对于环境保护意识以及自身健康意识提升使得厨房电器化成为未来的必然发展趋势，同时，由于厨房使用频繁且地位特殊，针对厨房设备的能量管理优化功能仍停留在较低水平，无法通过现有的直接负荷控制进行调度。

因此有必要发明设计一种清洁、节能、高效和安全可靠的全电厨房，以期自主控制厨房电气设备负荷调度平衡，减少碳排放提升厨房电器的工作效率降低能耗。进行合理的光伏全电厨房能量管理优化，使设备能够参与需求侧负荷调度，对发展“电网—用户”互动技术具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光伏全电厨房，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型提供一种光伏全电厨房，由光伏电池、蓄电池、主控设备、全电厨房炊具、全电厨房供水系统构成，其中蓄电池、光伏电池正负极对应连接至主控设备直流输入侧的正负极；主控设备交流输出侧连接至厨房的交流母线；全电厨房炊具及全电厨房供水系统与交流母线连接，交流母线一侧提供连接电网的接口。

所述一种光伏全电厨房，其全电厨房供水系统主要包括饮水机、热水器、储水箱三个供水处理装置，常规模式下全电厨房炊具与全电厨房供水系统并非错峰工作，各部件运行与否取决于当前厨房的需求，在用电高峰时全电厨房供水系统工作加重了电源供电压力，电力产能过剩时，可将电能回馈至局域电网。

所述一种光伏全电厨房，其主控设备包含Boost升压电路、STM32控制器、驱动模块U1、全桥逆变单元、AD采集卡以及滤波器，所述Boost升压电路低压直流端连接光伏电池和蓄电池，高压直流输出端连接全桥逆变单元的直流输入端，所述全桥逆变单元高压直流脉冲输出端连接滤波器输入端，所述滤波器输出端产生工频交流电，通过所述交流母线为厨具供电或者将电能馈入局域电网。

所述一种光伏全电厨房，其主控设备的驱动模块U1输出端连接Boost升压电路以及全桥逆变单元内场效应管的控制端，输入端连接STM32控制器的 PWM输出引脚，所述AD采集卡包含电压、电流传感器，分别测量所述Boost 升压电路输入、输出电压和电流以及交流母线的电压电流。

所述一种光伏全电厨房，其主控设备的STM32控制器的数据输入引脚连接AD采集卡的16位数据输出端，控制器内部搭建的能量管理方法主要包括数据处理、功率预测、优化调度模型、调度方案生成四大部分。

本实用新型的有益效果为：厨房内所有用能设备放弃传统化石能源，改用光伏发电作为唯一使用能源，有能力满足所有烹饪方式和生产需求的厨房。其最大好处是节能高效和安全可靠，全电厨房使用电能无明火，精准控温油烟少，规避了燃气泄漏、油锅爆燃等安全隐患。

附图说明

图1为全电厨房系统总体结构图

图2为全电厨房系统中主控设备硬件结构图

图3为STM32引脚以及内部控制逻辑块示意图

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1，一种光伏全电厨房，由光伏电池、蓄电池、主控设备、全电厨房炊具、全电厨房供水系统构成。所述蓄电池、光伏电池正负极对应连接主控设备直流输入侧的正负极，所述主控设备交流输出侧连接至厨房的交流母线，所述全电厨房炊具及全电厨房供水系统与交流母线连接，所述全电厨房供水系统主要包括饮水机、热水器、储水箱三个供水处理装置，所述交流母线一侧提供连接电网的接口。主控设备可以将光伏电池、蓄电池的直流电转换为工频交流电输通过交流母线为全电厨房炊具和全电厨房供水系统供电；蓄电池一方面可为主控设备供给直流电，另一方面可以通过主控设备进行充电。所述交流母线一侧连接电网的接口在接入局域电网后，光伏全电厨房电能产量过剩时，可将电能回馈至局域电网。

参阅图2，本实用新型的一种光伏全电厨房，其主控设备硬件拓扑结构主要包括STM32控制器、驱动模块U1、Boost升压电路、全桥逆变单元、AD采集卡以及滤波器；Boost升压电路、全桥逆变单元以及滤波器共同构成逆变器； AD采集卡采集能量管理优化所需要的电压、电流信息，其结构包含MCP6022 型电压传感器V1～V3分别测量Boost升压电路输入输出端电压以及交流母线电压，ACS712ELCTR-20A-1型霍尔电流传感器A1～A3分别测量Boost升压电路输入输出端电流以及交流母线电流；Boost升压电路低压直流正负极作为主控设备的直流输入端，高压直流正负极与全桥逆变单元输入端对应相连，在 STM32控制器的控制下一方面使光伏电池和蓄电池以最大功率提供直流电压，另一方面将低压直流电提升至逆变所需的高压直流电；全桥逆变单元输出端连接滤波器输入端，将高压直流电转换为工频交流电通过滤波器送入交流母线，供全电厨房炊具使用。

参阅图3，本实用新型的一种光伏全电厨房，其主控设备中的STM32控制器选用Cortex-M3-STM32F103，其引脚GPIO_C1～GPIO_C6连接由MCP14E4构成的驱动模块输入端，引脚GPIO_A0～GPIO_A15连接AD采集卡16位数据输出端；驱动模块U1的输出端Q1～Q6分别连接Boost升压电路和全桥逆变单元中的IRFS4321型场效应管的栅极，通过PWM信号控制Boost升压电路、全桥逆变单元内部的场效应管的关断与开通；STM32控制器内部由程序搭建数据处理、优化模型、功率预测、调度方案生成四大模块。

所述数据处理模块将来自AD采集卡的16bit二进制数据转码成实际测量值，并进行归化处理；所述功率预测模块可预测光伏发电功率、厨房负荷功率；所述优化模型模块构建光伏电池、蓄电池、全电厨房炊具以及全电厨房供水系统的动态特性模型，依旧当前厨房各部分运行情况结合功率预测模块对模型参数进行优化；所述调度方案生成模块结合优化模型模块生成最优的调度方案，指导实际全电厨房高效运行。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的一种光伏全电厨房。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的一种光伏全电厨房，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上对其中的实现细节做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (3)

1.一种光伏全电厨房，其特征在于该厨房由光伏电池、蓄电池、主控设备、全电厨房炊具、全电厨房供水系统构成，其中蓄电池、光伏电池正负极对应连接主控设备直流输入侧的正负极，主控设备交流输出侧连接至厨房的交流母线，全电厨房炊具及全电厨房供水系统与交流母线连接，交流母线一侧提供连接电网的接口。

2.如权利要求1所述的一种光伏全电厨房，其特征在于主控设备主要包括STM32控制器、驱动模块U1、Boost升压电路、全桥逆变单元、AD采集卡以及滤波器；STM32控制器型号为Cortex-M3-STM32F103，其引脚GPIO_C1～GPIO_C6连接由MCP14E4构成的驱动模块输入端，引脚GPIO_A0～GPIO_A15连接AD采集卡16位数据输出端；驱动模块U1的输出端Q1～Q6分别连接Boost升压电路和全桥逆变单元中的IRFS4321型场效应管的栅极；AD采集卡包含MCP6022型电压传感器V1～V3分别测量Boost升压电路输入输出端电压以及交流母线电压，ACS712ELCTR-20A-1型霍尔电流传感器A1～A3分别测量Boost升压电路输入输出端电流以及交流母线电流。

3.如权利要求2所述的一种光伏全电厨房，其特征在于Boost升压电路、全桥逆变单元以及滤波器共同构成连接拓扑结构的逆变器，Boost升压电路低压直流正负极作为主控设备的直流输入端，高压直流正负极与全桥逆变单元输入端对应相连；全桥逆变单元输出端连接滤波器输入端；滤波器输出端作为主控设备的输出端连接交流母线。

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