CN103001545B - 太阳能*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能***，该太阳能***包括：光伏组件，用于接收太阳能并将太阳能转换成电能；市电接口，用于连接市电；复合分配逆变装置，分别与光伏组件和市电接口连接，用于控制光伏组件和市电直接向负载供电。通过本发明，太阳能***的光伏组件不需先将电能存入蓄电池，再由蓄电池向负载供电，而是直接向负载供电，同时，在输出功率小于负载功率时，不是完全切换由市电供电，而是由市电和光伏组件共同供电，达到了节约能源的效果。

Description

太阳能***

技术领域

本发明涉及太阳能领域，具体而言，涉及一种太阳能***。

背景技术

现有技术中，太阳能***均含有蓄电池，由于蓄电池成本较高，因此，太阳能***造价昂贵，同时，蓄电池充放电次数有限，需要维护更换，如果蓄电池报废处理不当，还会对环境造成污染。由于一般太阳能***无法满足长时间较大功率负载用电需求，因此，引入市电互补方式，这种方式同样需要蓄电池作为储能装置，如果蓄电池电量不足，则切换为市电给电池充电或市电直接给负载供电。这样的***效率也较低，在***充电、放电过程中会有部分能量损失，能量利用率不高，***造价维护费用较高。

针对现有技术中太阳能***能量利用率不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种太阳能***，以至少解决现有技术中太阳能***能量利用率不高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能***。

根据本发明的太阳能***包括：光伏组件，用于接收太阳能并将太阳能转换成电能；市电接口，用于连接市电；复合分配逆变装置，分别与光伏组件和市电接口连接，用于控制光伏组件和市电直接向负载供电。

进一步地，复合分配逆变装置还用于：当光伏组件的输出功率大于或等于负载功率时，控制光伏组件向负载供电；以及当光伏组件的输出功率小于负载功率时，控制光伏组件和市电共同向负载供电。

进一步地，复合分配逆变装置包括：处理器，用于判断光伏组件的输出功率和负载功率的大小关系；供电电路，分别与光伏组件和市电接口连接，当光伏组件的输出功率大于或等于负载功率时，导通光伏组件，当光伏组件的输出功率小于负载功率时，导通光伏组件和市电接口。

进一步地，复合分配逆变装置还包括：整流电路，用于将市电转换成直流电。

进一步地，复合分配逆变装置还包括：逆变器，用于将光伏组件输出的直流电和整流电路输出的直流电转换成交流电。

进一步地，复合分配逆变装置还包括：采集器，与市电接口连接，用于采集市电电压信号，其中，市电电压信号包括市电电压幅值信号和市电电压相位信号，市电电压幅值信号中包括市电电压幅值的大小，市电电压相位信号中包括市电电压相位的大小；比较器，连接至采集器，用于根据市电电压信号修正复合分配逆变装置的输出电压的逆变频率和相位。

进一步地，比较器包括：第一控制器，用于控制复合分配逆变装置的输出电压幅值，其中，输出电压幅值和市电电压幅值的差值与复合分配逆变装置输出的无功功率成正比。

进一步地，比较器还包括：第二控制器，用于控制复合分配逆变装置的输出电压相位，其中，输出电压相位和市电电压相位的差值与复合分配逆变装置输出的有功功率成正比。

通过本发明，太阳能***的光伏组件不需先将电能存入蓄电池，再由蓄电池向负载供电，而是直接向负载供电，同时，在输出功率小于负载功率时，不是完全切换由市电供电，而是由市电和光伏组件共同供电，因此解决了现有技术中太阳能***能量利用率不高的问题，进而达到了节约能源的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的太阳能***的结构框图；

图2是根据本发明实施例的太阳能***的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种太阳能***，以下对本发明实施例所提供的太阳能***进行介绍。

图1是根据本发明实施例的太阳能***的结构框图。

如图1所示，该太阳能***包括光伏组件11、市电接口12和复合分配逆变装置13。

光伏组件11用于接收太阳能并将太阳能转换成电能。

市电接口12用于连接市电。

复合分配逆变装置13用于与光伏组件11和市电接口12连接，用于控制光伏组件11和市电直接向负载供电。

现有技术中的还包括一种微型并网逆变器，直接将光伏组件11输出的直流电转换为交流电并入市电电网中，即，将电网作为一个储能装置，当光伏组件的数量达到一定程度时，会影响电网的稳定性，本实施例中的复合分配逆变装置13将市电整流后，与光伏组件12输出的电能复合共同给负载供电，不对市电电网供电，满足节能和稳定性的需求。

为了减少市电的使用，本实施例优先使用光伏组件11提供的能源，优选地，复合分配逆变装置13还用于当光伏组件11的输出功率大于或等于负载功率时，控制光伏组件11直接向负载供电。例如，当光伏组件11输出的功率大于负载功率时，可直接通过太阳能***具有的直流接口对外输出，给直流负载供电，例如带动换气扇等。当市电断电时，光伏组件11也可以单独为小功率负载供电。

当光伏组件11的输出功率小于负载功率时，控制光伏组件11和市电共同向负载供电。

下面是上述功能的一种实现形式，复合分配逆变装置13包括：处理器，用于判断光伏组件的输出功率和负载功率的大小关系；供电电路，分别与光伏组件和市电接口连接，当光伏组件的输出功率大于或等于负载功率时，导通光伏组件，当光伏组件的输出功率小于负载功率时，导通光伏组件和市电接口。

当市电断电时，电网侧相当于短路状态，此时太阳能***由于过载自动保护，切断与电网联系，处理器通过检测逆变器输出电压与参考电压比较，然后通过控制PWM输出占空比，实现太阳能***独立稳定运行，独立稳定运行的前提是光伏组件11能提供足够的功率。若负载太大或日照条件较差，则太阳能***无法输出足够的功率，光伏组件11的端电压会下降，从而使输出交流电压降低，进入低压保护状态，直流部分正常工作，当电网恢复供电时，将自动切换为正常模式。

在本实施例中，太阳能***的光伏组件不需先将电能存入蓄电池，再由蓄电池向负载供电，而是直接向负载供电，同时，在输出功率小于负载功率时，不是完全切换由市电供电，而是由市电和光伏组件共同供电，因此解决了现有技术中太阳能***能量利用率不高的问题，进而达到了节约能源的效果。

本实施例提供的太阳能***省去了造假昂贵且寿命不长的蓄电池，降低了太阳能***造价，并减少了蓄电池报废后带来的环境污染，且提高了太阳能***的整体寿命。

图2是根据本发明实施例的太阳能***的示意图，如图2，来自市电接口的交流电和光伏组件产生的直流电进入复合分配逆变装置，复合分配逆变装置根据负载的实际需求，分别给直流负载和交流负载供电。

为了满足大功率直流用电器的需求，需要在光伏组件无法提供足够电能时使用市电，优选地，复合分配逆变装置还包括：整流电路，用于将市电转换成直流电。

为了防止太阳能***的电能回馈电网而对电网造成影响，可以叫整流后的直流电再次转换成交流电，优选地，复合分配逆变装置还包括：逆变器，用于将光伏组件输出的直流电和整流电路输出的直流电转换成交流电。先将市电整流为直流电，给直流负载供电，再将直流电与光伏组件的直流电逆变成交流电给交流负载供电，由于整流部分是不可逆的，从而保证逆变后的交流电不会像电网输送电能从而影响电网。***具有检测控制电路，光伏电池板发出的电能不输送到电网，不会对电网造成影响。

为了保证太阳能***逆变输出电压与市电相同，且相位与市电相同，可以在太阳能***中设置反馈环节，优选地，复合分配逆变装置还包括采集器和比较器。

采集器与市电接口连接，用于采集市电电压信号，其中，市电电压信号包括市电电压幅值信号和市电电压相位信号，市电电压幅值信号中包括市电电压幅值的大小，市电电压相位信号中包括市电电压相位的大小。

比较器连接至采集器，用于根据市电电压信号修正复合分配逆变装置的输出电压的逆变频率和相位。

太阳能***将来自电网的市电信号作为基准信号u0，太阳能***中逆变部分接收该基准信号，输出电压u1跟踪同步信号u0形成锁相环电路，由于晶振的振荡频率精度很高，有良好的稳定性，采集电路时时采集电网电压信号，通过比较电路修正逆变频率和相位，从而保证了逆变输出的电压与频率与公共市电相同，并保证u1与u0的相位一致。

在一种优选实现方式中，比较器包括：第一控制器，用于控制复合分配逆变装置的输出电压幅值，其中，输出电压幅值和市电电压幅值的差值与复合分配逆变装置输出的无功功率成正比。通过对输出电压幅值的调节，可以改变光伏组件和市电的无功功率的分配。

在另一种优选实现方式中，比较器还包括：第二控制器，用于控制复合分配逆变装置的输出电压相位，其中，输出电压相位和市电电压相位的差值与复合分配逆变装置输出的有功功率成正比。通过对输出电压相位的调节，可以改变光伏组件和市电的有功功率的分配。

光伏节电***输出的有功功率P1主要由相位α决定，无功功率Q1主要由幅值差（U1-U0）决定，即，输出电压的幅差与无功功率成正比，相位差与有功功率成正比。通过调解光伏逆变***的与市电基准电压信号的幅值和相位，可以实现光伏***的与市电输出的有功功率无功功率分配。

在本实施例中，太阳能***内部具有并联电容，并联电容可有效提高功率因素。太阳能***中的光伏组件能够提供一部分电能，减少市电电网提供的电流，从而减少线路损耗。

太阳能***还具有最大功率跟踪功能，根据光伏组件发电特性曲线，在负载大小不同时，光伏组件输出功率不同，通过内部电路不断调整负载大小，使光伏组件功率输出维持在最大输出位置。此处调整负载的大小是指由光伏组件提供的功率，调整市电与光伏组件对于负载供电比例。由于光伏组件的输出电流-电压曲线和电压-功率具有非线性，在各时刻，不同电压对应不同电流值，因此，存在着一个最大功率点，对于对负载供电比例的微调影响光伏组件的最大功率。通过以上调节，即可实现将光伏组件功率输出维持在最大输出位置，因此，可有效提高光伏组件的发电量。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例提高了太阳能的利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能***，其特征在于，包括：

光伏组件，用于接收太阳能并将所述太阳能转换成电能；

市电接口，用于连接市电；

复合分配逆变装置，分别与所述光伏组件和所述市电接口连接，用于控制所述光伏组件和所述市电直接向负载供电，其中，所述复合分配逆变装置将所述市电整流后，与所述光伏组件输出的电能复合共同给负载供电，所述复合分配逆变装置使得所述光伏组件不对所述市电电网供电，

其中，所述复合分配逆变装置还包括：

采集器，与所述市电接口连接，用于采集市电电压信号，其中，所述市电电压信号包括市电电压幅值信号和市电电压相位信号，所述市电电压幅值信号中包括市电电压幅值的大小，所述市电电压相位信号中包括市电电压相位的大小；

比较器，连接至所述采集器，用于根据所述市电电压信号修正所述复合分配逆变装置的输出电压的逆变频率和相位。

2.根据权利要求1所述的太阳能***，其特征在于，所述复合分配逆变装置还用于：

当所述光伏组件的输出功率大于或等于负载功率时，控制所述光伏组件向所述负载供电；以及当所述光伏组件的输出功率小于所述负载功率时，控制所述光伏组件和所述市电共同向所述负载供电。

3.根据权利要求2所述的太阳能***，其特征在于，所述复合分配逆变装置包括：

处理器，用于判断所述光伏组件的输出功率和所述负载功率的大小关系；

供电电路，分别与所述光伏组件和所述市电接口连接，当所述光伏组件的输出功率大于或等于所述负载功率时，导通所述光伏组件，当所述光伏组件的输出功率小于所述负载功率时，导通所述光伏组件和所述市电接口。

4.根据权利要求2所述的太阳能***，其特征在于，所述复合分配逆变装置还包括：

整流电路，用于将市电转换成直流电。

5.根据权利要求4所述的太阳能***，其特征在于，所述复合分配逆变装置还包括：

逆变器，用于将所述光伏组件输出的直流电和所述整流电路输出的直流电转换成交流电。

6.根据权利要求1所述的太阳能***，其特征在于，所述比较器包括：

第一控制器，用于控制所述复合分配逆变装置的输出电压幅值，其中，所述输出电压幅值和所述市电电压幅值的差值与所述复合分配逆变装置输出的无功功率成正比。

7.根据权利要求1所述的太阳能***，其特征在于，所述比较器还包括：

第二控制器，用于控制所述复合分配逆变装置的输出电压相位，其中，所述输出电压相位和所述市电电压相位的差值与所述复合分配逆变装置输出的有功功率成正比。