CN220510782U - 一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低压配电技术领域，具体涉及一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，包括电网、光伏板、蓄电池、控制模块和负载，电网电性连接负载，光伏板与蓄电池连接，蓄电池与控制模块连接，控制模块与负载连接，控制模块包括并网逆变器、MCU控制电路、电压互感器和485通信，并网逆变器电性连接蓄电池，485通信电性连接并网逆变器，电压互感器电性连接于电网和MCU控制电路之间，电网给负载供电，光伏板将太阳能转换为电能存储在蓄电池中，电压互感器采集负载两端的电压，当检测到的电压过低时，将数据传送给MCU控制电路，MCU控制电路通过485通信与并网逆变器进行数据交互，从而控制并网逆变器到电网中的功率，对末端低电压进行补偿。

Description

一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜

技术领域

本实用新型涉及低压配电技术领域，尤其涉及一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜。

背景技术

近年来，我国电网建设得到了飞速发展，电网供电质量在绝大部分地区都趋于稳定，停电事故大大降低。但是，在一些经济欠发达的偏远地区，由于原住户少，居住人数不多，电力部分在此通常安装的变压器容量不大，基本仅能满足居民照明用电。在这些配网末端，如果客户使用略高功率的电器，如电动机、取暖器等，则可能直接拉低末端电压，有时甚至由于电压过低而出现用电设备不能使用的情况。要解决上述问题，如按照35kV变电站的建设标准，将面临着高照价、周期长、建设难等困难。通常偏远地区用电负荷较小、负荷增长慢、地区复杂等原因，造成建设电网投资回收期长、设备利用率低、建设困难，其必要性和可行性不理想。但是，偏远地区一般清洁能源丰富，如风能、太阳能、水资源等在我国西北、西南和中部地区都很丰富，这些特点决定了在偏远地区可以依靠可再生能源进行末端低电压补偿。

本发明装置主要目的是针对偏远地区电压偏低的问题，设计一套基于光伏系统的低电压补偿柜，该装置集光、储、充、逆变于一体，为偏远地区的电网快速发展提供技术支持，并且可有效节省供电公司的资金投入。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，解决了目前由于偏远地区电压偏低，需要通过太阳能进行末端低电压补偿，从而实现大功率电器使用的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，包括电网、光伏板、蓄电池、控制模块和负载，所述电网电性连接所述负载，所述光伏板与所述蓄电池连接，所述电网与所述蓄电池连接，所述蓄电池与所述控制模块连接，所述控制模块与所述负载连接；所述控制模块包括并网逆变器、MCU控制电路、电压互感器和485通信，所述并网逆变器电性连接所述蓄电池，所述485通信电性连接于所述并网逆变器和所述MCU控制电路之间，所述电压互感器电性连接于所述电网和所述MCU控制电路之间，并将所述电网电压信号输入到所述MCU控制电路中。

其中，所述控制模块还包括继电器，所述继电器电性连接所述MCU控制电路和所述蓄电池之间。

其中，所述MCU控制电路包括芯片U9、晶振Y1和晶振Y2，所述芯片U9电性连接于所述485通信和所述电压互感器之间；所述晶振Y1电性连接所述芯片U9；所述晶振Y2电性连接所述芯片U9。

其中，所述电压互感器包括电能检测电路，所述电能检测电路电性连接于所述电网和所述芯片U9之间，所述电能检测电路包括芯片U1、芯片U6、二极管D14、电容C32、电阻R36和电阻R15，所述芯片U1电性连接所述电网；所述电容C32的第一端电性连接所述芯片U1的OUT-引脚，所述电容C32的第二端电性连接所述芯片U1的OUT+引脚；所述芯片U6的V2P引脚电性连接所述电容C32的第一端；所述二极管D14的第一端电性连接所述芯片U6的CF引脚，所述二极管D14的第二端电性连接所述电阻R36的第一端；所述电阻R36的第二端电性连接5V电源；所述电阻R15的第一端电性连接所述芯片U6的TI引脚，所述电阻R15的第二端电性连接所述芯片U9的Uart1_Rx引脚。

其中，所述电压互感器还包括交流电压实时采样电路，所述交流电压实时采样电路电性连接于所述电容C32和所述芯片U9之间，所述交流电压实时采样电路包括电阻R44、放大器UC1A、放大器UC1B、电阻R47、放大器UD1A、二极管D16、电阻R50、放大器UD1B和电阻R52，所述电阻R44电性连接于所述电容C32和所述放大器UC1A之间；所述放大器UC1A与所述放大器UC1B电性连接；所述电阻R47电性连接于所述放大器UC1B和所述放大器UD1A之间；所述二极管D16的第一端与所述放大器UD1A电性连接，所述二极管D16的第二端与所述电阻R50的第一端电性连接；所述电阻R50的第二端电性连接所述放大器UD1B；所述电阻R52的第一端与所述放大器UD1B电性连接，所述电阻R52的第二端与所述芯片U9的ADC1_IN5引脚电性连接。

其中，所述485通信包括RS485通信接口电路，所述RS485通信接口电路电性连接于所述并网逆变器和所述芯片U9之间，所述RS485通信接口电路包括芯片U4、TVSD5、TVSD6、TVSD7、电阻R39和电阻R40，所述TVSD5与所述芯片U4电性连接；所述TVSD7与所述芯片U4电性连接；所述TVSD6电性连接于所述TVSD5和所述TVSD7之间；所述电阻R39的第一端电性连接所述芯片U4，所述电阻R39的第二端电性连接所述芯片U9的Uart2_Rx引脚；所述电阻R40的第一端电性连接所述芯片U4，所述电阻R40的第二端电性连接所述芯片U9的Uart2_Tx引脚；所述芯片U4与所述芯片U9的Uart2_T/R引脚电性连接。

其中，所述继电器包括继电器控制电路，所述继电器控制电路电性连接所述芯片U9和所述蓄电池之间，所述继电器控制电路包括三极管Q1、二极管D11和电阻R25，所述三极管Q1的基极电性连接所述电阻R25的第二端，所述三极管Q1的集电极电性连接二极管D11的第一端，所述三极管Q1的发射极电性连接GND；所述电阻R25的第一端与所述芯片U9电性连接；所述二极管D11的第二端电性连接电源12V；所述蓄电池电性连接所述二极管D11。

本实用新型的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，所述电网电性连接所述负载，所述光伏板电性连接所述蓄电池，所述蓄电池电性连接所述并网逆变器，所述并网逆变器电性连接所述MCU控制电路，所述电压互感器电性连接于所述电网和所述MCU控制电路之间，所述485通信电性连接于所述并网逆变器和所述MCU控制电路之间，所述电网给所述负载供电时，所述光伏板将吸收的太阳能转换为电能存储在所述蓄电池中，所述电压互感器实时采集所述负载两端的电压，当检测到的电压过低时，所述电压互感器将检测到的数据传送给所述MCU控制电路，所述MCU控制电路通过所述485通信与所述并网逆变器进行数据交互，从而控制所述并网逆变器到所述电网中的功率，对末端低电压进行补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜的原理框图。

图2是本实用新型的并网逆变器的连接框图。

图3是本实用新型的MCU控制电路电路原理图。

图4是本实用新型的电能检测电路的电路原理图。

图5是本实用新型的交流电压实时采样电路的电路原理图。

图6是本实用新型的RS485通信接口电路的电路原理图。

图7是本实用新型的继电器控制电路的电路原理图。

图中：1-电网、2-光伏板、3-蓄电池、4-控制模块、5-负载、401-并网逆变器、402-MCU控制电路、403-电压互感器、404-485通信、405-继电器、4031-电能检测电路、4032-交流电压实时采样电路、4041-RS485通信接口电路、4051-继电器控制电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1至图7，其中图1是本实用新型一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜的原理框图；图2是本实用新型的并网逆变器的连接框图；图3是本实用新型的MCU控制电路电路原理图；图4是本实用新型的电能检测电路的电路原理图；图5是本实用新型的交流电压实时采样电路的电路原理图；图6是本实用新型的RS485通信接口电路的电路原理图；图7是本实用新型的继电器控制电路的电路原理图。

本实用新型提供一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜：包括电网1、光伏板2、蓄电池3、控制模块4和负载5，所述控制模块4包括并网逆变器401、MCU控制电路402、电压互感器403、485通信404和继电器405，所述电压互感器403包括电能检测电路4031和交流电压实时采样电路4032，所述485通信404包括RS485通信接口电路4041，所述继电器405包括继电器控制电路4051。通过前述方案解决了目前由于偏远地区电压偏低，需要通过太阳能进行末端低电压补偿，从而实现大功率电器使用的问题。

在本实施方式中，所述电网1电性连接所述负载5，所述光伏板2与所述蓄电池3连接，所述电网1与所述蓄电池3连接，所述蓄电池3与所述控制模块4连接，所述控制模块4与所述负载5连接。

其中，所述并网逆变器401电性连接所述蓄电池3，所述485通信404电性连接于所述并网逆变器401和所述MCU控制电路402之间，所述电压互感器403电性连接于所述电网1和所述MCU控制电路402之间，并将所述电网1电压信号输入到所述MCU控制电路402中。所述并网逆变器401的数量为若干个，多个所述并网逆变器401并联运行，能实现不同功率的逆网运行，使系统逆变功率可以实现1kW-nkW之间灵活配置；所述485通信404主要与所述逆变器进行数据交互，使所述MCU控制电路402控制所述并网逆变器401；所述MCU控制电路402可以通过所述电网1、所述光伏板2和所述蓄电池3进行供电，保障控制电源持续性；所述电压互感器403采集所述负载5两端的电压，并将信号输入到所述MCU控制电路402中；所述电网1给所述负载5供电时，所述光伏板2将吸收的太阳能转换为电能存储在所述蓄电池3中，所述电压互感器403实时采集所述负载5两端的电压，当检测到的电压过低时，所述电压互感器403将检测到的信号传送给所述MCU控制电路402，所述MCU控制电路402通过所述485通信404与所述并网逆变器401进行数据交互，从而控制所述并网逆变器401到所述电网1中的功率，对末端低电压进行补偿。

其次，所述继电器405电性连接所述MCU控制电路402和所述蓄电池3之间。当所述MCU控制电路402输出高电平时，所述继电器405控制线圈通电，闭合，当所述MCU控制电路402输出低电平时，所述继电器405控制线圈断开，从而控制电路的通断。

再次，所述MCU控制电路402包括芯片U9、晶振Y1和晶振Y2，所述芯片U9电性连接于所述485通信404和所述电压互感器403之间；所述晶振Y1电性连接所述芯片U9；所述晶振Y2电性连接所述芯片U9。所述芯片U9的型号为STM32F103RET6，所述芯片U9主要进行接收数据以及进行数据交互；所述晶振Y1的频率是8MHz，作为系统时钟；所述晶振Y2的频率是32.768Hz，用于给实时时钟提供时间基准；通过所述芯片U9来接收电能测量数据和进行数据交互，从而实现对低电压补偿的控制。

从次，所述电能检测电路4031电性连接于所述电网1和所述芯片U9之间，所述电能检测电路4031包括芯片U1、芯片U6、二极管D14、电容C32、电阻R36和电阻R15，所述芯片U1电性连接所述电网1；所述电容C32的第一端电性连接所述芯片U1的OUT-引脚，所述电容C32的第二端电性连接所述芯片U1的OUT+引脚；所述芯片U6的V2P引脚电性连接所述电容C32的第一端；所述二极管D14的第一端电性连接所述芯片U6的CF引脚，所述二极管D14的第二端电性连接所述电阻R36的第一端；所述电阻R36的第二端电性连接5V电源；所述电阻R15的第一端电性连接所述芯片U6的TI引脚，所述电阻R15的第二端电性连接所述芯片U9的Uart1_Rx引脚。所述芯片U6的型号为CSE7759B，所述芯片U6为单相多功能计量芯片，提供高频脉冲，用于电能计量，将读取到的电流、电压和功率相关参数传送给所述芯片U9；所述芯片U1的型号为PT202EA，主要用于电力测量；所述二极管D14为负载5指示灯；通过所述芯片U6对所述负载5两端的电压进行读取，并将数据传送给所述芯片U9，从而能根据电压决定所述并网逆变器401的逆变功率。

然后，所述交流电压实时采样电路4032电性连接于所述电容C32和所述芯片U9之间，所述交流电压实时采样电路4032包括电阻R44、放大器UC1A、放大器UC1B、电阻R47、放大器UD1A、二极管D16、电阻R50、放大器UD1B和电阻R52，所述电阻R44电性连接于所述电容C32和所述放大器UC1A之间；所述放大器UC1A与所述放大器UC1B电性连接；所述电阻R47电性连接于所述放大器UC1B和所述放大器UD1A之间；所述二极管D16的第一端与所述放大器UD1A电性连接，所述二极管D16的第二端与所述电阻R50的第一端电性连接；所述电阻R50的第二端电性连接所述放大器UD1B；所述电阻R52的第一端与所述放大器UD1B电性连接，所述电阻R52的第二端与所述芯片U9的ADC1_IN5引脚电性连接。所述芯片U6输出的信号通过所述放大器UC1A运放将得到的交流电压放大1倍，然后输出到由所述放大器UD1A和所述放大器UD1B构成的全波精密整流电路，再经低通滤波电路变换为直流信号，输入到所述芯片U9的ADC1_IN5引脚。

再然后，所述RS485通信接口电路4041电性连接于所述并网逆变器401和所述芯片U9之间，所述RS485通信接口电路4041包括芯片U4、TVSD5、TVSD6、TVSD7、电阻R39和电阻R40，所述TVSD5与所述芯片U4电性连接；所述TVSD7与所述芯片U4电性连接；所述TVSD6电性连接于所述TVSD5和所述TVSD7之间；所述电阻R39的第一端电性连接所述芯片U4，所述电阻R39的第二端电性连接所述芯片U9的Uart2_Rx引脚；所述电阻R40的第一端电性连接所述芯片U4，所述电阻R40的第二端电性连接所述芯片U9的Uart2_Tx引脚；所述芯片U4与所述芯片U9的Uart2_T/R引脚电性连接。所述芯片U4的型号为MAX3485，所述芯片U4主要与所述并网逆变器401进行数据交互，所述TVSD5、所述TVSD6和所述TVSD7组成TVS浪涌保护，对电路元件进行过电压保护。

最后，所述继电器控制电路4051电性连接所述芯片U9和所述蓄电池3之间，所述继电器控制电路4051包括三极管Q1、二极管D11和电阻R25，所述三极管Q1的基极电性连接所述电阻R25的第二端，所述三极管Q1的集电极电性连接二极管D11的第一端，所述三极管Q1的发射极电性连接GND；所述电阻R25的第一端与所述芯片U9电性连接；所述二极管D11的第二端电性连接电源12V；所述蓄电池3电性连接所述二极管D11。所述三极管Q1驱动线圈的通断，当所述芯片U9输出高电平时，所述三极管Q1打开，线圈通电，当所述芯片U9输出低电平时，所述三极管Q1断开，线圈断开。

本实用新型的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，所述电网1给所述负载5供电时，所述光伏板2将吸收的太阳能转换为电能存储在所述蓄电池3中，所述电压互感器403实时采集所述负载5两端的电压，当检测到的电压过低时，所述电压互感器403将检测到的数据传送给所述MCU控制电路402，所述MCU控制电路402通过所述485通信404与所述并网逆变器401进行数据交互，从而控制所述并网逆变器401到所述电网1中的功率，对末端低电压进行补偿。

以上所揭露的仅为本申请一种或多种较佳实施例而已，不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

包括电网、光伏板、蓄电池、控制模块和负载，所述电网电性连接所述负载，所述光伏板与所述蓄电池连接，所述电网与所述蓄电池连接，所述蓄电池与所述控制模块连接，所述控制模块与所述负载连接；

所述控制模块包括并网逆变器、MCU控制电路、电压互感器和485通信，所述并网逆变器电性连接所述蓄电池，所述485通信电性连接于所述并网逆变器和所述MCU控制电路之间，所述电压互感器电性连接于所述电网和所述MCU控制电路之间，并将所述电网电压信号输入到所述MCU控制电路中。

2.如权利要求1所述的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

所述控制模块还包括继电器，所述继电器电性连接所述MCU控制电路和所述蓄电池之间。

3.如权利要求2所述的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

所述MCU控制电路包括芯片U9、晶振Y1和晶振Y2，所述芯片U9电性连接于所述485通信和所述电压互感器之间；所述晶振Y1电性连接所述芯片U9；所述晶振Y2电性连接所述芯片U9。

4.如权利要求3所述的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

所述电压互感器包括电能检测电路，所述电能检测电路电性连接于所述电网和所述芯片U9之间，所述电能检测电路包括芯片U1、芯片U6、二极管D14、电容C32、电阻R36和电阻R15，所述芯片U1电性连接所述电网；所述电容C32的第一端电性连接所述芯片U1的OUT-引脚，所述电容C32的第二端电性连接所述芯片U1的OUT+引脚；所述芯片U6的V2P引脚电性连接所述电容C32的第一端；所述二极管D14的第一端电性连接所述芯片U6的CF引脚，所述二极管D14的第二端电性连接所述电阻R36的第一端；所述电阻R36的第二端电性连接5V电源；所述电阻R15的第一端电性连接所述芯片U6的TI引脚，所述电阻R15的第二端电性连接所述芯片U9的Uart1_Rx引脚。

5.如权利要求4所述的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

所述电压互感器还包括交流电压实时采样电路，所述交流电压实时采样电路电性连接于所述电容C32和所述芯片U9之间，所述交流电压实时采样电路包括电阻R44、放大器UC1A、放大器UC1B、电阻R47、放大器UD1A、二极管D16、电阻R50、放大器UD1B和电阻R52，所述电阻R44电性连接于所述电容C32和所述放大器UC1A之间；所述放大器UC1A与所述放大器UC1B电性连接；所述电阻R47电性连接于所述放大器UC1B和所述放大器UD1A之间；所述二极管D16的第一端与所述放大器UD1A电性连接，所述二极管D16的第二端与所述电阻R50的第一端电性连接；所述电阻R50的第二端电性连接所述放大器UD1B；所述电阻R52的第一端与所述放大器UD1B电性连接，所述电阻R52的第二端与所述芯片U9的ADC1_IN5引脚电性连接。

6.如权利要求3所述的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

所述485通信包括RS485通信接口电路，所述RS485通信接口电路电性连接于所述并网逆变器和所述芯片U9之间，所述RS485通信接口电路包括芯片U4、TVSD5、TVSD6、TVSD7、电阻R39和电阻R40，所述TVSD5与所述芯片U4电性连接；所述TVSD7与所述芯片U4电性连接；所述TVSD6电性连接于所述TVSD5和所述TVSD7之间；所述电阻R39的第一端电性连接所述芯片U4，所述电阻R39的第二端电性连接所述芯片U9的Uart2_Rx引脚；所述电阻R40的第一端电性连接所述芯片U4，所述电阻R40的第二端电性连接所述芯片U9的Uart2_Tx引脚；所述芯片U4与所述芯片U9的Uart2_T/R引脚电性连接。

7.如权利要求3所述的一种低压补偿和新能源接入一体化配电柜，其特征在于，

所述继电器包括继电器控制电路，所述继电器控制电路电性连接所述芯片U9和所述蓄电池之间，所述继电器控制电路包括三极管Q1、二极管D11和电阻R25，所述三极管Q1的基极电性连接所述电阻R25的第二端，所述三极管Q1的集电极电性连接二极管D11的第一端，所述三极管Q1的发射极电性连接GND；所述电阻R25的第一端与所述芯片U9电性连接；所述二极管D11的第二端电性连接电源12V；所述蓄电池电性连接所述二极管D11。