CN201181854Y - 光伏户电电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种光伏户电电源装置，包括用于应用处理市电及太阳能的充电控制电路，通过充电控制电路将由太阳能和市电产生的电能进行储存到蓄电池组，将蓄电池组中储存的DC电量转换成传导到负载的AC电量的逆变控制电路，以及对逆变控制电路输出的AC电压、电流进行监测控制的中央控制电路。所述的逆变控制电路连接有供电负荷输出开关，其采用单路三相输入三相输出的形式。本实用新型具有以下优点：1.具有太阳能光伏转换与市电补充供电的功能；2.电路结构简单，增强了用电的可靠性；3.采用中央控制电路进行监控，逆变电路与旁路电路的切换速度快，连续性好，输出稳定度高；4.将原有的逆变器一路供电选择改变为可联锁控制的三路不同方式的输入三出供电，较好解决了市电相序平衡的问题，从而便于***设备供电布线和管理。

Description

光伏户电电源装置
技术领域
本实用新型属于太阳能应用电源技术，具体涉及一种光伏户电电源装置。
背景技术
目前的静态蓄电池电源***普遍采用交流供电方式，即把交流电整流后为静态蓄电池电源***中的蓄电池充电，当市电电网断电时，再将蓄电池中储存的电能通过逆变器提供交流电力，现有的静态蓄电池电源***具有以下缺点：1、对市电充电的方式依赖较强，不能适应一些特殊环境下的应急供电需要；2、由于市电是其电量供给的来源，当市电不存在的情况下，只能维持短时间的电力供应。3、由于通常采用分散在各个需要应急电源的地方的小型电源，因此成本较高，价格昂贵，布线复杂，可靠性低，不便于统一维护和控制管理；4、另外的采用不间断电源或者UPS的应急电源***虽然设计了供电选择开关，即当内部电路出现故障的时候，控制该不间断电源内部的供电选择开关切换到市电供电，当故障排除时再切换回来，但由于它一直工作提供电力，所以影响了使用寿命和浪费大量电能，从而增加了应急电源的成本。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种光伏户电电源装置，其采用区域集中式太阳能与市电互补方式，一方面其结构简单，能够实现环保节能，另一方面也能达到依赖可再生能源形成持续输出电力的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种光伏户电电源装置，包括用于处理太阳能及市电的充电控制电路，通过充电控制电路将由太阳能和市电产生的电能进行储存到蓄电池组，将蓄电池组中储存的DC电量转换成传导到负载的AC电量的逆变控制电路，以及对逆变控制电路输出的AC电压、电流进行监测控制的中央控制电路。
所述的逆变控制电路连接有供电负荷自动转换选择开关，其采用单路三相输入三相输出的形式，该供电选择开关的变动位置的三路输入端并联逆变控制电路的输出端，正常位置的三路输入端分别连接市电的三相。
同现有技术相比，本实用新型的光伏户电电源装置具有以下优点：
1、具有太阳能光伏转换与市电补充供电的功能，能充分利用太阳能，减少对市电能源的依赖。
2、电路结构简单，利用逆变技术将蓄电池电能转换成正弦波电源，再利用供电选择开关选择，从而增强了用电的可靠性。
3、采用中央控制电路及时监控各部件的协调运行，逆变电路与市电电路的切换速度快，连续性好，输出稳定度高。
4、电路设置故障旁路输出，比较好地解决运行可靠性的问题，从而保证供电的安全等级。
5、将原有的逆变器一路供电选择开关改变为三路供电选择开关，这样较好地解决了相序平衡的问题，从而便于布线和管理。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理图；
图2为本实用新型的市电充电控制电路原理图；
图3为本实用新型的太阳能充电控制电路原理图；
图4为本实用新型的中央处理电路的程序流程图；
图5为本实用新型的接线原理示意图。
具体实施方式
图1示意了本实用新型的光伏户电电源装置，包括用于处理市电及太阳能的充电控制电路1，该充电控制电路1连接有太阳能电池板6和市电输入接口，太阳能电池板6输出电力与市电网的电力经过整流滤波后的直流电同时引入蓄电池组2，蓄电池组2再连接有逆变控制电路3，以用于对DC电量转换成传导到负载的AC电量，逆变控制电路3输出的AC电量通过中央控制电路4进行监测控制，所述的逆变控制电路3连接有供电自动转换选择开关5，其采用单路三相输入三相输出的形式，该供电选择开关5的变动位置的三路输入端并联逆变控制电路的输出端，正常位置的三路输入端分别连接市电的三相。
图2示意了本实用新型的市电充电控制电路原理，在输入端单相电源为输入220V交流电时，由二极管D1、D2、D3和D4组成的桥式整流电路对市电进行整流为300V左右的直流电，然后，通过大电容C1和C2进行低频滤波稳压，两只MOS器件S1和S2组成半桥逆变器。PWM波形产生部分由SG3525根据反馈电压产生，通过给MOS管S 1和S2加高频方波控制信号，使S1和S2周期性地导通，可得到脉宽可调的高频交流电，经高频变压器T1耦合到副边，再经整流管D5和D6整流，L1和C3滤波，在输出侧得到低纹波直流电压。
脉宽调制控制电路采用开关电源专用集成芯片SG3525，SG3525有两路驱动输出，可连接隔离放大电路，OUT-A与OUT-B反向输出，可设置死区时间。控制过程主要是移动调节导通的占空比来调节输出功率。移相PWM的相移控制是通过误差比较器LM358来实现的，误差放大器LM358的同相端E/A+(脚2)接由单片机ATMEL8控制输出的电压信号。反相端E/A-(脚1)接主电路输出电流或电压的反馈信号，电流和电压负反馈信号之间的切换由肖特基二极管D10的导通截止实现。反馈信号和标准电位比较，差值经放大输出，送至移相脉宽控制器，控制OUT-A与OUT-B之间的相位，最终调整波形占空比，使电压和充电电流稳定在预定值上。
图3示意了本实用新型的太阳能充电控制电路原理，来自于太阳能电池板6的直流电经过截止保护二极管D1，由大电容C1和C2进行低频滤波稳压，两只MOS器件S1和S2组成半桥逆变器。PWM波形产生部分由SG3525根据反馈电压产生，通过给MOS管S1和S2加高频方波控制信号，使S1和S2周期性地导通，可得到脉宽可调的高频交流电，经高频变压器T1耦合到副边，再经整流管D5和D6整流，L1和C3滤波，在输出侧得到低纹波直流电压。
脉宽调制控制电路采用开关电源专用集成芯片SG3525，SG3525有两路驱动输出，可连接隔离放大电路，OUT-A与OUT-B反向输出，可设置死区时间。控制过程主要是移动调节导通的占空比来调节输出功率。移相PWM的相移控制是通过误差比较器LM358来实现的，误差放大器LM358的同相端E/A+(脚2)接由单片机ATMEL8控制输出的电压信号。反相端E/A-(脚1)接主电路输出电流或电压的反馈信号，电流和电压负反馈信号之间的切换由肖特基二极管D10的导通截止实现。反馈信号和标准电位比较，差值经放大输出，送至移相脉宽控制器，控制OUT-A与OUT-B之间的相位，最终调整波形占空比，使电压和充电电流稳定在预定值上。
图4示意了本实用新型的中央处理电路的监控流程，因为需要检测市电工作的随意性，逆变工作的时间控制，外界的光转换效的控制，同时还要考虑电池有不同阶段的充放电特性，所以充电器要能根据具体电池的类型，关键阶段采用了模糊控制方法，这些逻辑关系通过程序控制实现。在单片机ATMEL8内植入的程序具体实现过程为：单片机首先进行初始化，对市电参数测量、对蓄电池参数进行测量，进入工作模式，市电在一定时间工作，检测不到市电，转入逆变工作，电池低于一定值转入市电工作。太阳能对蓄电池充电，超出一定值保护，工作时检测蓄电池容量不足，市电充电进行阶段补充。
图5为本实用新型的接线原理示意图，供电自动转换选择开关5具有三路三种途径输入三路输出的形式，可以是三个二选一开关，也可以是一个三联的二选一开关，其变动位置A的三路输入端分别连接市电的三路，其变动位置B的三路输入端连接逆变控制电路的输出，使其输出端输出蓄电池经过逆变转换后提供的电源。其静态位置C的三路输入端分别连接旁路维修输入的三路。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1、一种光伏户电电源装置，其特征在于：包括用于处理太阳能及市电的充电控制电路，通过充电控制电路将由太阳能和市电产生的电能进行储存到蓄电池组，将蓄电池组中储存的DC电量转换成传导到负载的AC电量的逆变控制电路，以及对逆变控制电路输出的AC电压、电流进行监测控制的中央控制电路。
2、如权利要求1所述的光伏户电电源装置，其特征在于：所述的逆变控制电路连接有供电负荷自动转换开关，其采用单路三相输入三相输出的形式，该供电选择开关的变动位置的三路输入端并联逆变控制电路的输出端，正常位置的三路输入端分别连接市电的三相。
3、如权利要求2所述的光伏户电电源装置，其特征在于：所述的用于处理市电的充电控制电路包括由二极管D1、D2、D3和D4组成的桥式整流电路，大电容C1和C2构成低频滤波稳压电路与桥式整流电路连接，在低频滤波稳压电路的输出端连接由互感器CT、电位器VR、以及肖特基二极管D10构成的负反馈比较电路，肖特基二极管的负极连接脉宽调制发生器SG3525，该脉宽调制发生器连接有误差比较器LM358，所述的误差比较器连接单片机芯片ATMEL8的电压采样端，电位器VR连接单片机芯片ATMEL8的电流采样端，构成采样控制电路，另外，脉宽调制发生器SG3525的两路驱动输出通过隔离放大电路连接到由两只场效应管器件S1和S2组成串激式震荡电路的基极，形成可调整脉宽的交流波形，S1和S2与高频变压器T1的一次侧相连组成串激式震荡电路，高频变压器T1的二次侧连接由二极管D5和D6构成的整流电路，经由电感L1和电容C3构成的滤波电路，形成可调制的直流。
4、如权利要求2所述的光伏户电电源装置，其特征在于：所述的用于处理太阳能的充电控制电路包括输入端的截止保护二极管D1，所述的二极管D1的正极与太阳能电池板正极连接，太阳能电池板负极与大电容C1和C2构成低频滤波稳压电路连接，在低频滤波稳压电路的输出端连接由互感器CT、电位器VR、以及肖特基二极管D10构成的负反馈比较电路，肖特基二极管的负极连接脉宽调制发生器SG3525，该脉宽调制发生器连接有误差比较器LM358，所述的误差比较器连接单片机芯片ATMEL8的电压采样端，电位器VR连接单片机芯片ATMEL8的电流采样端，构成采样控制电路，另外，脉宽调制发生器SG3525的两路驱动输出通过隔离放大电路连接到由两只场效应管器件S1和S2组成串激式震荡电路的基极，形成可调整脉宽的交流波形，S1和S2与高频变压器T1的一次侧相连组成串激式震荡电路，高频变压器T1的二次侧连接由二极管D5和D6构成的整流电路，经由电感L1和电容C3构成的滤波电路，形成可调制的直流。
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