CN216086245U - 一种自偿式光电市电自动补偿设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光伏供电的技术领域，尤其是涉及一种自偿式光电市电自动补偿设备，包括：智能补偿控制器、光电升压器和市电整流器，光电升压器设有光电接入端口，市电整流器设有市电接入端口；智能补偿控制器设有第一输入端口、第二输入端口、主处理芯片、传感换算电路、比较芯片、双电源驱动电路和供电输出端口。本申请通过光伏输出功率与外界的负载功率进行比较，并且依据比较结果自动在多种供电输出方式中进行切换，确保输出的电能稳定性。通过配备接入市电的市电接入端口，利用市电作为光伏的补充电能使用，在光伏电能存在功率上的波动时，可以通过补入市电稳定输出的功率。无需额外设置储电电池和逆变器稳定输出，释放装置占用的空间，减少购置成本，方便光伏供电进行大范围推广。

Description

一种自偿式光电市电自动补偿设备

技术领域

本申请涉及光伏供电的技术领域，尤其是涉及一种自偿式光电市电自动补偿设备。

背景技术

随着社会生产的不断发展，人们对能源的需求也越来越大，常规能源例如煤炭、石油、天然气等需要匹配满足高能耗的工业需求，但毕竟常规能源的总量有限，常规方式不能达到可持续发展的要求。

针对上述情况，常规做法是通过设计或者改进需要消耗能源的设备如电动机的性能。目前我国各类电动机总容量约4.2亿千瓦，用电量约占全国用电量的60％，为了减少电动机的耗电量，需要采用提高电动机能效的方式，例如公开号为CN107040105B公开了一种盘式电动机，就是通过对电动机的内部结构进行设计，从而避免磁阻力的发生，达到有效降低输入功率，降低耗能，并增强输出动力，让电动机达到超高效率。

另一种做法是寻求可替代常规能源的渠道，当前趋向于采用太阳能实现减少常规能源的需求，其中光伏发电就是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的技术。但是光伏发电也有其属性上的限制：由于太阳能受天气条件较大，存在电压功率波动的缺点。常规的光伏发电需要配备储电电池、逆变器等设备，用于对光伏发电进行稳压后再进行使用。但存在以下问题：储能电池和逆变器在使用时占用空间，而且存在一定的工作期限，需要定期进行维护和更换，使用成本昂贵。

上述相关问题限制了光伏供电的发展运用，难以进行大范围推广。

发明内容

为了确保供电的稳定性，减少运用光伏供电时的成本，本申请提供一种自偿式光电市电自动补偿设备。

本申请采用如下的技术方案：一种自偿式光电市电自动补偿设备，包括：

智能补偿控制器、光电升压器和市电整流器，所述光电升压器设有光电接入端口，所述市电整流器设有市电接入端口；

所述智能补偿控制器设有第一输入端口、第二输入端口、主处理芯片、传感换算电路、比较芯片、双电源驱动电路和供电输出端口，所述传感换算电路、比较芯片、双电源驱动电路均与主处理芯片连接；

所述光电升压器的输出端与智能补偿控制器的第一输入端口连接，

所述市电整流器的输出端与智能补偿控制器的第二输入端口连接；

所述第一输入端口和第二输入端口均通过双电源驱动电路与供电输出端口连接。

通过采用上述方案，其中光电升压器起到对光伏电能进行升压作用。市电整流器起到对市电从交流电整流为直流电的作用。传感换算电路用于检测光伏电能的电压值，并将电压值换算为对应光伏输出功率的作用。比较芯片用于起到将光伏输出功率和负载功率进行比较的作用，得出比较结果。主处理芯片起到传感换算控制和比较控制的作用，并起到依据比较结果分析处理得出供电比例指令，从而控制双电源驱动电路动作的作用。双电源驱动电路起到输出开关的作用，依据供电比例对光伏电能和市电电能进行输出控制。

优选的，所述设备还包括：光伏阵列，所述光伏阵列包括汇流箱和若干片光伏模组，若干片光伏模组的输出端与汇流箱的输入端电性连接，所述汇流箱的输出端与光电接入端口连接。

通过采用上述方案，起到将太阳能转换为光伏直流电的作用。

优选的，所述设备还包括：市电网，所述市电网的输出端与市电接入端口电性连接。

通过采用上述方案，作为提供交流市电的来源。

优选的，所述设备还包括：直流负载，所述直流负载设有直流负载驱动器，所述供电输出端口与直流负载驱动器电性连接。

通过采用上述方案，作为供电的对象。

优选的，所述直流负载为盘式电动机，所述直流负载驱动器为盘式电动机驱动器。

通过采用上述方案，具有降低负载功率，提高输出动力的优点。

优选的，所述直流负载为无刷电动机，所述直流负载驱动器为无刷电动机驱动器。

通过采用上述方案，具有运行声音小、无火花、速度高的优点。

优选的，所述设备还包括：无线通信装置，所述无线通信装置与主处理芯片连接。

通过采用上述方案，将供电比例指令发送至外界的终端。

优选的，所述设备还包括：光伏发电计量表，所述光伏发电计量表与主处理芯片连接。

通过采用上述方案，起到计量单位时间内光伏发电的总电量的作用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、本申请通过光伏输出功率与外界的负载功率进行比较，并且依据比较结果自动在多种供电输出方式中进行切换，确保输出的电能稳定性。

2、通过配备接入市电的市电接入端口，利用市电作为光伏的补充电能使用，在光伏电能存在功率上的波动时，可以通过补入市电稳定输出的功率。无需额外设置储电电池和逆变器稳定输出，释放装置占用的空间，减少购置成本，方便光伏供电进行大范围推广。

附图说明

图1为本申请实施例1一种自偿式光电市电自动补偿设备的简单结构示意图。

图2为本申请实施例1所述设备分别连接有光伏阵列、市电网和直流负载的简单结构示意图。

图3为本申请实施例2的简单结构示意图。

附图标记：1、智能补偿控制器；2、光电升压器；3、市电整流器；4、第一输入端口；5、第二输入端口；6、主处理芯片；7、传感换算电路；8、比较芯片；9、双电源驱动电路；10、供电输出端口；11、无线通信装置；12、光伏发电计量表。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例1。

参阅图1，本申请提供一种自偿式光电市电自动补偿设备，包括：

智能补偿控制器1、光电升压器2和市电整流器3，光电升压器2设有光电接入端口，市电整流器3设有市电接入端口；

智能补偿控制器1设有第一输入端口4、第二输入端口5、主处理芯片6、传感换算电路7、比较芯片8、双电源驱动电路9和供电输出端口10，传感换算电路7、比较芯片8、双电源驱动电路9均与主处理芯片6连接；

光电升压器2的输出端与智能补偿控制器1的第一输入端口4连接，

市电整流器3的输出端与智能补偿控制器1的第二输入端口5连接；

第一输入端口4和第二输入端口5均通过双电源驱动电路9与供电输出端口10连接。

本申请通过配备接入市电的市电接入端口，利用市电作为光伏的补充电能使用，在光伏电能存在功率上的波动时，可以通过补入市电稳定输出的功率。无需额外设置储电电池和逆变器稳定输出，释放装置占用的空间，减少购置成本，以及无需异地管理，防止出现参数差异导致的储电电池接入不匹配的问题。方便光伏供电进行大范围推广。

其中，传感换算电路7的输入端与第一输入端口4连接，传感换算电路7的输出端与主处理芯片6连接。

本申请的具体工作原理：外界的光伏电能通过光电接入端口实现接入的功能。同样地，通过外界的电网往市电接入端口接入市电电能。

通过供电输出端口10接入外界的负载，此时通过传感换算电路7，检测光伏电能的电压值，并换算为对应的光伏输出功率。通过比较芯片8让光伏输出功率与负载功率进行比较，若得出光伏输出功率不小于负载功率的比较结果，配合光电升压器2对光伏电能进行升压操作，使得光伏电能的电压略高于通过市电整流器3整流后得出的市电电能的电压，利用高压优先使用的原理，进而达到优先使用光伏电能对负载进行供电的效果。同时，主处理芯片6设有市电补偿模块，市电补偿模块根据比较结果，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令即只使用光伏电能的指令，进而双电源驱动电路9根据供电比例指令，控制供电输出端口10输出光电接入端口的光伏电能。

若得出光伏输出功率小于负载功率的比较结果，配合光电升压器2对光伏电能进行升压操作，使得光伏电能的电压略高于通过市电整流器3整流后得出的市电电能的电压，利用高压优先使用的原理，进而达到优先使用光伏电能对负载进行供电的效果，同时，主处理芯片6的市电补偿模块根据比较结果，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令即优先使用光伏电能，负载功率大于光伏输出功率的部分从市电电能取用，进而双电源驱动电路9根据供电比例指令，控制供电输出端口10优先输出光电接入模块的光伏电能，而且通过输出市电接入端口的市电电能作为电能补充。

若得出光伏输出功率为零，则主处理芯片6的市电补偿模块发送光伏电能和市电电能的供电比例指令即只使用光伏电能。进而双电源驱动电路9根据供电比例指令，控制供电输出端口10只输出市电接入模块的市电电能。

作为其中一种实施方式，主处理芯片6包括但不限于采用高集成芯片或者仿生芯片，传感换算电路7包括但不限于采用电压传感器结合模数换算处理芯片模组，电压传感器可以采用VTD系列直流电压传感器，模数换算处理芯片可以采用常规的ADC芯片。比较芯片8包括但不限于采用单片机等微处理芯片。双电源驱动电路9包括但不限于设有光伏市电切换开关。

参阅图2，本实施例中，设备还包括：光伏阵列，光伏阵列包括汇流箱和若干片光伏模组，若干片光伏模组的输出端与汇流箱的输入端电性连接，汇流箱的输出端与光电接入端口连接。

光伏阵列配合汇流箱作为光伏发电装置，起到将太阳能转换为光伏直流电的作用，实现供应光伏电能的效果。

参阅图2，本实施例中，设备还包括：市电网，市电网的输出端与市电接入端口电性连接。市电网作为交流市电的来源。

参阅图2，本实施例中，设备还包括：直流负载，直流负载设有直流负载驱动器，供电输出端口10与直流负载驱动器电性连接。

作为其中一种实施方式，直流负载为盘式电动机，直流负载驱动器为盘式电动机驱动器。

其中盘式电动机的工作原理如下：盘式电动机设有第一磁盘组、第二磁盘组、感应组和感应开关电路，利用第一磁盘组中间隔设置的第一磁性件、第二磁性件与第二磁盘组中间隔设置的第三磁性件、第四磁性件呈运动方向充磁，而且利用感应组中的线圈与运动方向呈垂直向设置，形成四磁力效应。

由于第一磁盘组的第一磁性件、第二磁性件和第二磁盘组的第三磁性件、第四磁性件是异极对向及同极相邻，配合感应开关的正、逆向电路供电的切换，可以防止磁阻力的发生，进一步提高了盘式电动机的输出动力和降低了负载功率。

作为另一种实施方式，直流负载为无刷电动机，直流负载驱动器为无刷电动机驱动器。无刷电动机具有运行声音小、无火花、速度高的优点。

作为另一种实施方式，设备还包括：交流负载，交流负载内依次电性连接有设有直流转交流电路和滤波电路，供电输出端口10与直流转交流电路的输入端电性连接。这样可以满足本申请对交流负载进行供电。

第二方面，本申请提供一种自偿式光电市电自动补偿方法，基于上述所述的自偿式光电市电自动补偿设备，包括以下步骤：

S1：接入光伏电能；

S2：对光伏电能进行升压操作；

S3：接入市电电能；

S4：对市电电能进行整流操作；

S5：对光伏电能进行电压感应并换算为对应的光伏输出功率；

S6：将光伏输出功率与外界的负载功率进行比较，得出比较结果；

S7：根据比较结果，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令；

S8：根据供电比例指令，驱动供电输出模块按供电比例进行输出；

S9：用于按供电比例，输出对应的电能。

本实施例中，根据比较结果，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令的具体步骤包括：

S71：若得出的比较结果为光伏输出功率不小于负载功率，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令为只使用光伏电能；

S72：若得出的比较结果为光伏输出功率小于负载功率，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令为优先使用光伏电能，负载功率大于光伏输出功率的部分使用市电电能；

S73：若得出的比较结果为光伏输出功率为零，发送光伏电能和市电电能的供电比例指令为只使用市电电能。

实施例2。

与实施例1不同的是，参阅图3，本实施例中，设备还包括：无线通信装置11，无线通信装置11与主处理芯片6连接。

无线通信装置11采用于将供电比例指令发送至外界的终端。让工作人员可以异地获取当前的供电比例信息，从而了解到当前的光伏输出功率的情况。起到远程监视的作用。终端包括但不限于采用PC端、移动终端或者平板端等。无线通信装置11包括但不限于采用WiFi通信装置。

本实施例中，设备还包括：光伏发电计量表12，光伏发电计量表12与主处理芯片6连接。

通过设置光伏发电计量表12起到计量单位时间内光伏发电的总电量的作用，便于后续进行供电计费的操作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：包括：

智能补偿控制器(1)、光电升压器(2)和市电整流器(3)，所述光电升压器(2)设有光电接入端口，所述市电整流器(3)设有市电接入端口；

所述智能补偿控制器(1)设有第一输入端口(4)、第二输入端口(5)、主处理芯片(6)、传感换算电路(7)、比较芯片(8)、双电源驱动电路(9)和供电输出端口(10)，所述传感换算电路(7)、比较芯片(8)、双电源驱动电路(9)均与主处理芯片(6)连接；

所述光电升压器(2)的输出端与智能补偿控制器(1)的第一输入端口(4)连接，

所述市电整流器(3)的输出端与智能补偿控制器(1)的第二输入端口(5)连接；

所述第一输入端口(4)和第二输入端口(5)均通过双电源驱动电路(9)与供电输出端口(10)连接。

2.根据权利要求1所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述设备还包括：光伏阵列，所述光伏阵列包括汇流箱和若干片光伏模组，若干片光伏模组的输出端与汇流箱的输入端电性连接，汇流箱的输出端与光电接入端口连接。

3.根据权利要求1所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述设备还包括：市电网，所述市电网的输出端与市电接入端口电性连接。

4.根据权利要求1所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述设备还包括：直流负载，所述直流负载设有直流负载驱动器，所述供电输出端口(10)与直流负载驱动器电性连接。

5.根据权利要求4所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述直流负载为盘式电动机，所述直流负载驱动器为盘式电动机驱动器。

6.根据权利要求4所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述直流负载为无刷电动机，所述直流负载驱动器为无刷电动机驱动器。

7.根据权利要求1所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述设备还包括：无线通信装置(11)，所述无线通信装置(11)与主处理芯片(6)连接。

8.根据权利要求1所述的自偿式光电市电自动补偿设备，其特征在于：所述设备还包括：光伏发电计量表(12)，所述光伏发电计量表(12)与主处理芯片(6)连接。

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