CN104362670A - 一种不可调度式太阳能发电与市电互补*** - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，包括：光伏组件；太阳能最大功率***，使该光伏组件始终工作效率最高；逆变器，将该太阳能最大功率***的直流输出转换为略高于市电幅值的工频交流电压；输出缓冲器，用于平衡该逆变器输出的工频交流电压与市电电压间的差异，连接负载；市电模块，将市电经变压器降压接入该负载；幅值相位检测器，连接该市电模块以获得市电的幅值与相位；太阳能市电互补供电核心控制器单元，将该幅值和相位信息进行处理后输出至幅值相位控制器；幅值相位控制器，生成用于控制该逆变器的控制信号，本发明相对于传统太阳能发电***不需要蓄电池，可以有效改善对环境的污染。

Description

一种不可调度式太阳能发电与市电互补***
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电与市电互补***，特别是涉及一种不可调度式太阳能发电与市电互补***。
背景技术
随着工业化节奏的加快，社会能源供应的缺口正在不断扩大，而传统能源的不可再生性以及高污染等问题不可忽视。分布式发电将是趋势，欧洲已走在了前面，且已取得了良好的经济效益与环境效益。作为分布式发电的一种，太阳能发电具备无污染、取之不尽用之不竭、设备使用寿命长、可就近供电、运行成本低等优势，使得太阳能发电产业具有广阔的发展前景，国家对新能源产业更是大力扶持，技术的不断进步更是提供了有力保障。
在我国很多大城市用电甚为紧张，对于大城市中办公楼的用户每年电费也是一笔不小的开销，使用太阳能发电自用并与市电互补可以节省一笔不小的花销，假期可将多余电量输送给电网。对于农村的这些小负载用户，将多余电能经专用线路集中整治后，实时并网输送电能。在注重经济效益的同时，也为国家节能减排做贡献
目前，已投入使用的太阳能发电设备产品中有以下几种，第一种：通过蓄电池将电能储存起来，自产自销，若不能自给时再求助于电网；第二种：通过太阳能装置发电，然后将电能送往电网，自己并不消费。第一种产品因为蓄电池的使用使得初期投资成本高、多层转化降低了利用效率、后期维护费用昂贵；第二种产品没有考虑到用户自用为主的经济效益。
目前虽然也出现了太阳能发电与市电互补无需蓄电池组的方式，但是其仍存在如下缺点：第一不能并网输送，不适宜在农村推广；第二其太阳能发电与市电动态互补时，是根据发电量的多少给该设备切换相应的负载，其余负载由市电供电，这样的设计需要对用户线路进行改造，所需费用昂贵，以及功率的不匹配会产生电能浪费，而且不停切换负载会产生谐波影响整体电网。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种不可调度式太阳能发电与市电互补***将直流电逆变并网，可以改善现有能源结构，提高电力***稳定性，降低用户电费支出，增加收入，且相对于传统太阳能发电***不需要蓄电池，可以有效改善对环境的污染。
为达上述及其它目的，本发明提出一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，至少包括：
光伏组件，用于将太阳能转换为电能，其输出连接至太阳能最大功率***；
太阳能最大功率***，采用MPPT技术，使该光伏组件始终工作效率最高，其直流输出连接至逆变器；
逆变器，将该太阳能最大功率***的直流输出转换为略高于市电幅值的工频交流电压；
输出缓冲器，用于平衡该逆变器输出的工频交流电压与市电电压间的差异，经该输出缓冲器缓冲后的交流电压提供给负载；
市电模块，将市电经变压器降压接入该负载；
幅值相位检测器，连接该市电模块以获得市电的幅值与相位，并将该幅值和相位信息传送至太阳能市电互补供电核心控制器单元；
太阳能市电互补供电核心控制器单元，将该幅值和相位信息进行处理后输出控制信号至幅值相位控制器；
幅值相位控制器，将该控制信号生成用于控制该逆变器输出工频交流电压的控制信号。
进一步地，该***还包括输出功率检测器，连接该输出缓冲器的输出与该太阳能市电互补供电核心控制器单元，以获得该***的输出功率参数。
进一步地，该逆变器包括DC/高频AC电路、高频变压器、AC/DC电路、DC/工频AC电路，DC/高频AC电路用于将直流输出转换为低压高频交流电，该高频变压器将该低压高频交流电转换为稳定的高压高频交流电，AC/DC电路用于将该高频高压交流电转换为高压直流电，该DC/工频AC电路用于将该高压直流电转换为该工频交流电压。
进一步地，该逆变器将直流输出转换为幅值略高于市电幅值且在安全可控范围内工频交流电压。
与现有技术相比，本发明一种不可调度式太阳能发电与市电互补***对光伏组件采用MPPT技术，使得光伏组件始终工作效率最高，同时将太阳能发电直接逆变再经缓冲器与市电共同给负载供电，无须蓄电池存储，节约了成本，同时，本发明通过输出缓冲器是平衡逆变器输出电压与市电电压间的差异，使家庭配电网络稳定，并利用控制器单元时刻监控市电的幅值相位，据此调整逆变器输出的幅值相位，使其相位相同，幅值几乎相等，降低输出缓冲器上的功率消耗。
附图说明
图1为本发明一种不可调度式太阳能发电与市电互补***的***结构图；
图2为本发明较佳实施例中逆变器的电路示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种不可调度式太阳能发电与市电互补***的***结构图。如图1所示，本发明一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，包括：光伏组件10、太阳能最大功率***20、逆变器30、输出缓冲器40、幅值相位检测器50、太阳能市电互补供电核心控制器单元60、幅值相位控制器70、输出功率检测器80以及负载90和市电100，如图1所示。
光伏组件10用于将太阳能转换为电能，其输出连接至太阳能最大功率***20，太阳能最大功率***20采用MPPT技术，使得光伏组件10始终工作效率最高，其直流DC输出连接至逆变器30以将直流DC转换为幅值略高于市电幅值(约220V)且在安全可控范围内(约+1～3％)的工频交流AC电压，该工频交流AC电压连接至输出缓冲器40，输出缓冲器40由一个大电容和一个小电阻组成，用于平衡逆变器30输出的工频交流AC电压与市电电压间的差异，使家庭配电网络稳定，经输出缓冲器40缓冲后的交流AC电压连接至负载90供用户使用，市电100一般是经过变压器降压接入负载90，市电同时连接至幅值相位检测器50以获得市电的幅值与相位，该幅值和相位信息被传送至太阳能市电互补供电核心控制器单元60，经处理后输出控制信号至幅值相位控制器70，幅值相位控制器70将该控制信号生成用于控制逆变器30输出与市电同频同相的幅值略高于市电幅值的工频交流AC电压的控制信号，输出缓冲器40的缓冲输出同时连接至输出功率检测器80以获得不可调度式太阳能发电与市电互补***的输出功率参数供用户使用。
图2为本发明较佳实施例中逆变器的电路示意图。如图2所示，逆变器30一般包括DC/高频AC电路301、高频变压器302、AC/DC电路303、DC/工频AC电路304，DC/高频AC电路301用于将光伏发电***输出的直流DC转换为低压高频AC如100Kz～1MHz，高频变压器302将低压高频AC转换为稳定的高压高频AC，AC/DC电路303用于将高频高压AC转换为高压直流DC，DC/工频AC电路304用于将高压直流DC转换为工频AC电压。
可见，在图1中太阳能光伏组件经过太阳能最大功率***能够工作在最大功率附近，提高能源利用效率。然后直流电经过逆变器(逆变器工作原理如图2所示)转化为略高于220V且在安全可控范围内的工业用电，然后经过输出缓冲器与市电同时给负载供电，而自发电的电压略高于市电，由此保证了太阳发出的电的优先使用，以及在电量有剩余时将多余电量送至电网。幅值相位检测器将检测到的市电的幅值与相位传送至太阳能市电互补供电核心控制器单元，然后太阳能市电互补供电核心控制器单元将命令传送给幅值相位控制器，幅值相位控制器根据指令会调整逆变器输出电能的电压与相位。输出功率检测器负责检测逆变器的输出功率，相当于电表，可以计算出发电量以供用户与电力公司共同参考。
本发明具有如下优点：
本发明不可调度式太阳能发电与市电互补***对光伏组件采用MPPT技术，使得光伏组件始终工作效率最高。
本发明不可调度式太阳能发电与市电互补***直接逆变再经缓冲器与市电共同给负载供电，无须蓄电池存储。输出缓冲器是由一个大电容和小电阻组成，用于平衡逆变器输出电压与市电电压间的差异，使家庭配电网络稳定。
本发明中的控制器单元时刻监控市电的幅值相位，据此调整逆变器输出的幅值相位，使其相位相同，幅值几乎相等，降低输出缓冲器上的功率消耗。
控制器单元还检测输出缓冲的输出电压和电流，从而实时监测***的输出功率、内部功率损耗、已发电度数、折合节省电价等数据。供用户参考。
本发明可以改善现有能源结构，提高电力***稳定性；降低用户电费支出，增加收入，且相对于传统太阳能发电***不需要蓄电池，可以有效改善对环境的污染。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (4)

1.一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，至少包括：
光伏组件，用于将太阳能转换为电能，其输出连接至太阳能最大功率***；
太阳能最大功率***，采用MPPT技术，使该光伏组件始终工作效率最高，其直流输出连接至逆变器；
逆变器，将该太阳能最大功率***的直流输出转换为略高于市电幅值的工频交流电压；
输出缓冲器，用于平衡该逆变器输出的工频交流电压与市电电压间的差异，经该输出缓冲器缓冲后的交流电压提供给负载；
市电模块，将市电经变压器降压接入该负载；
幅值相位检测器，连接该市电模块以获得市电的幅值与相位，并将该幅值和相位信息传送至太阳能市电互补供电核心控制器单元；
太阳能市电互补供电核心控制器单元，将该幅值和相位信息进行处理后输出控制信号至幅值相位控制器；
幅值相位控制器，将该控制信号生成用于控制该逆变器输出工频交流电压的控制信号。
2.如权利要求1所述的一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，其特征在于：该***还包括输出功率检测器，连接该输出缓冲器的输出与该太阳能市电互补供电核心控制器单元，以获得该***的输出功率参数。
3.如权利要求2所述的一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，其特征在于：该逆变器包括DC/高频AC电路、高频变压器、AC/DC电路、DC/工频AC电路，DC/高频AC电路用于将直流输出转换为低压高频交流电，该高频变压器将该低压高频交流电转换为稳定的高压高频交流电，AC/DC电路用于将该高频高压交流电转换为高压直流电，该DC/工频AC电路用于将该高压直流电转换为该工频交流电压。
4.如权利要求3所述的一种不可调度式太阳能发电与市电互补***，其特征在于：该逆变器将直流输出转换为幅值略高于市电幅值且在安全可控范围内的工频交流电压。
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