CN105322638A - 一种光伏***能量输出方法及光伏供电*** - Google Patents

一种光伏***能量输出方法及光伏供电*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏能量输出方法，该方法适应于离网光伏发电***中，该***采用市电和离网光伏发电***共同为负载供电，对负载和光伏发电***进行检测：当光伏发电***的输出大于或者等于负载时，采用光伏发电***单独为负载供电；当光伏发电***的输出小于负载而大于设定值时，采用光伏发电***和市电共同为负载供电，通过均流***实现市电补偿供电；当光伏发电***的输出小于设定值时，由市电为负载单独供电。本发明充分的使用光伏的能量，使其不会被白白的浪费掉。当判断光伏完全没有或者处于完全没有补偿必要的情况下，就会切断能量补偿，使其工作在电池逆变模式，或市电旁路模式。避免不必要的能量浪费。

Description

一种光伏***能量输出方法及光伏供电***
技术领域
本发明涉及太阳能领域，特别涉及一种光伏***能量输出方法及光伏供电***。
背景技术
光伏发电，英文词Photovoltaicpowergeneration。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小***和计算器辅助电源等。多晶硅电池效率在16%至17%左右，单晶硅电池的效率约18%至20%。光伏组件是由一个或多个太阳能电池片组成。
光伏发电***分为独立光伏***和并网光伏***。其中独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电***，太阳能户用电源***，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电***。
目前，正常的离网光伏发电***为交流负载供电时，逆变器工作过程是：当太阳能电池板有电过来时，其处于光伏逆变模式工作。当负载过大，或太阳能电池板传过来的能量过小不足于带动负载时，其会转到电池逆变模式，当电池耗完能量后，其会转到市电旁路模式运行。这就是普通的方案的正常工作状态。如图1所示，当太阳能电池板转化的能量不足时，就会转移到其它地方供电使用，太阳能电池板转化的能量就会补完全浪费掉。加入了光伏能量补偿设备后，其工作模式将会发生转变。
发明内容
本发明的目的是提出一种光伏供电***，该供电***中采用能量补偿的方式，在光伏***能为负载独立供电时，由光伏***单独为负载供电，当光伏***不足以为负载供电时，通过均流***由市电补偿输出共同为负载供电。
本发明的技术方案是：一种光伏能量输出方法，该方法适应于离网光伏发电***中，该***采用市电和离网光伏发电***共同为负载供电，其控制过程包括以下步骤：
对负载和光伏发电***进行检测：
当光伏发电***的输出大于或者等于负载时，采用光伏发电***单独为负载供电；
当光伏发电***的输出小于负载而大于设定值时，采用光伏发电***和市电共同为负载供电，通过均流***实现市电补偿供电；
当光伏发电***的输出小于设定值时，由市电为负载单独供电。
在负载为交流负载时，接入光伏离网逆变器，在市电补偿供电时，先进行整流成直流电输入到光伏离网逆变器直流母线一端，当市电单独供电时，直接拉入到负载的交流输入端。
本发明的光伏能量输入方法中，在光伏***能为负载独立供电时，由光伏***单独为负载供电，当光伏***不足以为负载供电时，通过均流***由市电补偿输出共同为负载供电。这样就会充分的使用光伏的能量，使其不会被白白的浪费掉。当判断光伏完全没有或者处于完全没有补偿必要的情况下，就会切断能量补偿，使其工作在电池逆变模式，或市电旁路模式。避免不必要的能量浪费。
本发明还提供一种光伏供电***，包括太阳能电池板、MPPT模块，所述的太阳能电池板通过所述的MPPT模块为负载供电，还包括光伏能量补偿单元，所述的光伏能量补偿单元设置在MPPT模块与负载之间，在所述的太阳能电池板不足以提供负载所需能量时，利用市电整流后补充输出。
本供电***中光伏能量补偿单元是关键，优选的光伏能量补偿单元包括：输入EMI电路、无源PFC电路、DC/DC电路、整流滤波电路、输出EMI电路、均流控制单元；
所述的输入EMI电路输入端接市电，输出端接所述的无源PFC电路的交流输入端，所述的无源PFC电路的直流输出端接所述的DC/DC电路的输入端，所述的DC/DC电路的控制输入端接所述的均流控制单元的均流控制信号输出端，所述的DC/DC电路输出直流端接所述的整流滤波电路的输入端，所述的整流滤波电路的输出端接所述的输出EMI电路的输入端，所述的输出EMI电路的输出端接负载。还包括保护控制模块、输入检测电路、输出检测电路、温度检测装置，所述的保护控制模块的控制信号输入端分别接所述的输入检测电路、输出检测电路和温度检测装置的输出端，所述的保护控制模块的的信号输出端接所述的DC/DC电路的控制输入端。还包括远程监控模块，所述的远程监控模块将上位机与所述的均流控制单元和保护控制模块通信连接。当市电为三相市电，所述的无源PFC电路为三相无源PFC电路。负载为交流负载，在所述的负载和所述的光伏能量补偿单元之间还包括光伏离网逆变器。
本***中使用了比较成熟的均流技术，实现太阳能电池板不足以为负载供电时，利用市电补充。
下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。
附图说明
图1为现有技术中离网光伏供电***方框图。
图2为本发明实施例1结构图。
图3为本发明实施例1的光伏能量补偿单元结构图。
具体实施方式
实施例1，本实施例是一种能够充分利用太阳能电池发电的光伏能量输出方法，该方法利用市电为补充，由太阳能电池与市电均流后给交流负载供电，使用该方法的供电***如图2所示。
本实施例的光伏能量输出方法适应于离网光伏发电***中，该***采用市电和离网光伏发电***共同为负载供电，其控制过程包括以下步骤：
对负载和光伏发电***进行检测：
当光伏发电***的输出大于或者等于负载时，采用光伏发电***单独为负载供电。
当光伏发电***的输出小于负载而大于设定值时，采用光伏发电***和市电共同为负载供电，通过均流***实现市电补偿供电。
当光伏发电***的输出小于设定值时，由市电为负载单独供电。
当负载为交流负载时，接入光伏离网逆变器，在市电补偿供电时，先进行整流成直流电输入到光伏离网逆变器直流母线一端，当市电单独供电时，直接拉入到负载的交流输入端。
本实施例采用的一种光伏供电***如图2所示，包括太阳能电池板、MPPT模块，太阳能电池板通过所述的MPPT模块为负载供电，还包括光伏能量补偿单元，光伏能量补偿单元设置在MPPT模块与负载之间，在太阳能电池板不足以提供负载所需能量时，利用市电整流后补充输出。
MPPT模块，也称MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（MaximumPowerPointTracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使***以最高的效率对负载供电。
本实施例所采用的光伏能量补偿单元如图3所示包括：输入EMI电路、无源PFC电路、DC/DC电路、整流滤波电路、输出EMI电路、均流控制单元、保护控制模块、输入检测电路、输出检测电路、温度检测装置和远程监控模块；输入EMI电路输入端接市电，输出端接无源PFC电路的交流输入端，无源PFC电路的直流输出端接DC/DC电路的输入端，DC/DC电路的控制输入端接均流控制单元的均流控制信号输出端，DC/DC电路输出直流端接整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端接所述的输出EMI电路的输入端，输出EMI电路的输出端接负载。保护控制模块的控制信号输入端分别接所述的输入检测电路、输出检测电路和温度检测装置的输出端，所述的保护控制模块的的信号输出端接所述的DC/DC电路的控制输入端。远程监控模块将上位机与均流控制单元和保护控制模块通信连接。
本实施例采用的均流控制单元采用本领域中技术成熟的均流技术，目前这样的均流控制单元特别多，用于UPS上非常多，目前均流控制方法主要有有三种，即无线并联下垂控制方法，瞬时平均电流控制方法以及有功功率无功功率控制方法。见2008年7月25日出版的<<中国电机工程学报>>第28卷第21期上的文章<<并联UPS***均流控制>>。
如图3所示，光伏能量补偿单元主要包括一个充电模块，充电模块由三相无源PFC和DC/DC两个功率级级联组成。前级三相无源PFC电路包括输入EMI和标准。后级的DC/DC电路包括DC/DC变换器及其控制电路、输出整流滤波无源PFC组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，使输入电路的PF>0.92，满足DL/T781-2001中三相谐波标准和GB/T17799.2-2003中相关EMI、EMC、输出EMI等部分组成，用以实现将前级整流电压转换成电力操作***要求的直流稳压输出。在两功率级之外还有辅助电源以及输入输出检测保护电路。辅助电源在输入无源PFC之后DC/DC变换器之前，利用输入无源PFC的直流输出，产生控制电路所需的各路电源。输入检测电路实现输入过欠压、缺相等检测，DC/DC的检测保护电路包括输出电压电流的检测，散热器温度的检测等。所有这些信号用以DC/DC的控制和保护。模块监控用以内部信号的检测处理以及同监控单元的通讯。
上面的充电模块与太阳能电池的MPPT输出单元并联工作时，采用数字均流控制技术使各模块均流度在3%以内。由监控模块采用CAN总线通信方式获得所有并联模块的电流值,再通过软件计算出平均电流,比较各模块电流与平均电流,根据比较结果调整各模块电压,使其电流与平均电流相等。
当上面的充电模块与太阳能电池的MPPT并联给蓄电池充电时，如果太阳能电池的MPPT输出电压在设定值，则充电模块自动调低输出电压让太阳能电池的MPPT优先充电，当充电模块检测到太阳能电池的MPPT的输出电压低压设定值，则通过调节PWM的占空比将充电模块的输出电压升高，补偿MPPT的输出功率不足。

Claims (8)

1.一种光伏能量输出方法，该方法适应于离网光伏发电***中，其特征在于：该***采用市电和离网光伏发电***共同为负载供电，其控制过程包括以下步骤：
对负载和光伏发电***进行检测：
当光伏发电***的输出大于或者等于负载时，采用光伏发电***单独为负载供电；
当光伏发电***的输出小于负载而大于设定值时，采用光伏发电***和市电共同为负载供电，通过均流***实现市电补偿供电；
当光伏发电***的输出小于设定值时，由市电为负载单独供电。
2.根据权利要求1所述的光伏能量输出方法，其特征在于：当所述的负载为交流负载时，接入光伏离网逆变器，在市电补偿供电时，先进行整流成直流电输入到光伏离网逆变器直流母线一端，当市电单独供电时，直接拉入到负载的交流输入端。
3.一种光伏供电***，包括太阳能电池板、MPPT模块，所述的太阳能电池板通过所述的MPPT模块为负载供电，其特征在于：还包括光伏能量补偿单元，所述的光伏能量补偿单元设置在MPPT模块与负载之间，在所述的太阳能电池板不足以提供负载所需能量时，利用市电整流后补充输出。
4.根据权利要求3所述的光伏供电***，其特征在于：所述的光伏能量补偿单元包括：输入EMI电路、无源PFC电路、DC/DC电路、整流滤波电路、输出EMI电路、均流控制单元；
所述的输入EMI电路输入端接市电，输出端接所述的无源PFC电路的交流输入端，所述的无源PFC电路的直流输出端接所述的DC/DC电路的输入端，所述的DC/DC电路的控制输入端接所述的均流控制单元的均流控制信号输出端，所述的DC/DC电路输出直流端接所述的整流滤波电路的输入端，所述的整流滤波电路的输出端接所述的输出EMI电路的输入端，所述的输出EMI电路的输出端接负载。
5.根据权利要求4所述的光伏供电***，其特征在于：还包括保护控制模块、输入检测电路、输出检测电路、温度检测装置，所述的保护控制模块的控制信号输入端分别接所述的输入检测电路、输出检测电路和温度检测装置的输出端，所述的保护控制模块的的信号输出端接所述的DC/DC电路的控制输入端。
6.根据权利要求5所述的光伏供电***，其特征在于：还包括远程监控模块，所述的远程监控模块将上位机与所述的均流控制单元和保护控制模块通信连接。
7.根据权利要求5所述的光伏供电***，其特征在于：所述的市电为三相市电，所述的无源PFC电路为三相无源PFC电路。
8.根据权利要求3至7中任一所述的光伏供电***，其特征在于：所述的负载为交流负载，在所述的负载和所述的光伏能量补偿单元之间还包括光伏离网逆变器。
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