CN204721087U - 光伏发电与市电互补***控制装置 - Google Patents

光伏发电与市电互补***控制装置 Download PDF

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Abstract

光伏发电与市电互补***控制装置属于清洁能源应用技术领域，尤其涉及一种光伏发电与市电互补***控制装置。本实用新型提供一种控制***响应时间短、环保的光伏发电与市电互补***控制装置。本实用新型包括光伏阵列，其结构要点光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与逆变器的输入端口相连，逆变器的输出端一端通过第一继电器的常闭开关分别与市电零线、负载电源输入端一端相连，逆变器的输出端另一端与第二继电器的常闭触点相连，第二继电器的拨动触点与负载电源输入端另一端相连，第二继电器的常开触点与市电火线相连；第二继电器的线圈端一端与第一直流电源相连。

Description

光伏发电与市电互补***控制装置
技术领域
本实用新型属于清洁能源应用技术领域，尤其涉及一种光伏发电与市电互补***控制装置。
背景技术
常规能源的有限性和分布不均匀，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需求。为了有效缓解能源需求压力，目前世界各国都大力促进开发利用可再生能源。美国和欧盟提出，到2020年其开发利用可再生能源的比重将达到能源消耗总量的20%。预计到2020年，中国应用可再生能源的比例将达到全国总能源消费的15%。
太阳能是最为巨量的可再生能源，每日辐射到地球表面的太阳能大约相当于2.5亿桶石油，理论上完全可以满足全球每日所有的能源需求，因此大力开发利用太阳能也是增加无污染能源供应的有效措施。
目前常见的光伏发电与市电互补***控制装置存在A/D采样精度不高、计算工作量大、对单片机计算性能要求较高、***软件与硬件设计较复杂以及控制***响应时间长等缺陷。
传统光伏发电***含带有蓄电池的储能环节，***的建设投资成本和运行维护成本较高，存在因蓄电池回收而产生的二次环境污染问题。
发明内容
本实用新型就是针对上述问题，提供一种控制***响应时间短、环保的光伏发电与市电互补***控制装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括光伏阵列，其结构要点光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与逆变器的输入端口相连，逆变器的输出端一端通过第一继电器的常闭开关分别与市电零线、负载电源输入端一端相连，逆变器的输出端另一端与第二继电器的常闭触点相连，第二继电器的拨动触点与负载电源输入端另一端相连，第二继电器的常开触点与市电火线相连；第二继电器的线圈端一端与第一直流电源相连，第二继电器的线圈端另一端与第一NPN三极管的集电极相连，第一NPN三极管的发射极接地，第一NPN三极管的基极通过第一电阻与第一光耦输出端发射极相连，第一光耦输出端集电极接第一直流电源，第一光耦输入端阳极接第二直流电源，第一光耦输入端阴极通过第二电阻与单片机的第一控制信号输出端口相连，单片机的信号输入端口与电能计量芯片的信号输出端口相连，电能计量芯片的输入端与光伏阵列的电压电流变换电路相连。
所述单片机的第二控制信号输出端口通过第三电阻与第二光耦输入端阴极相连，第二光耦输入端阳极接第二直流电源，第二光耦输出端集电极接第一直流电源，第二光耦输出端发射极通过第四电阻与第二NPN三极管的基极相连，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极与第一继电器的线圈端一端相连，第一继电器的线圈端另一端接第一直流电源。
作为一种优选方案，本实用新型所述第一NPN三极管的集电极与第一二极管阳极相连，第一二极管阴极接第一直流电源。
作为另一种优选方案，本实用新型所述第二NPN三极管的集电极与第二二极管阳极相连，第二二极管阴极接第一直流电源。
作为另一种优选方案，本实用新型所述单片机采用C8051F单片机。
其次，本实用新型所述电能计量芯片采用ADE7878电能计量芯片。
另外，本实用新型所述第一直流电源采用+12V电源，第二直流电源采用+5V电源。
本实用新型有益效果。
本实用新型使用电能计量芯片对光伏阵列的输出电压、输出电流进行测量，克服了传统光伏发电与市电互补***控制装置A/D采样精度不高、计算工作量大、对单片机计算性能要求较高、硬件设计较复杂以及控制***响应时间长等缺陷。单片机可直接以电能计量芯片输出的测量结果为依据，通过光电耦合放大电路对光伏发电阵列和市电电源进行自动切换。
本实用新型基于电能计量芯片的光伏发电与市电互补***控制装置革除了含有蓄电池的储能环节，大大降低了***的初始投资成本和运行维护成本，更不存在因蓄电池回收而产生的二次污染问题。
本实用新型提供一种光伏发电与市电互补***控制装置的硬件基础。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本实用新型电路原理框图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型包括光伏阵列，其结构要点光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与逆变器的输入端口相连，逆变器的输出端一端通过第一继电器的常闭开关分别与市电零线、负载电源输入端一端相连，逆变器的输出端另一端与第二继电器的常闭触点相连，第二继电器的拨动触点与负载电源输入端另一端相连，第二继电器的常开触点与市电火线相连；第二继电器的线圈端一端与第一直流电源相连，第二继电器的线圈端另一端与第一NPN三极管的集电极相连，第一NPN三极管的发射极接地，第一NPN三极管的基极通过第一电阻与第一光耦输出端发射极相连，第一光耦输出端集电极接第一直流电源，第一光耦输入端阳极接第二直流电源，第一光耦输入端阴极通过第二电阻与单片机的第一控制信号输出端口相连，单片机的信号输入端口与电能计量芯片的信号输出端口相连，电能计量芯片的输入端与光伏阵列的电压电流变换电路相连。
所述单片机的第二控制信号输出端口通过第三电阻与第二光耦输入端阴极相连，第二光耦输入端阳极接第二直流电源，第二光耦输出端集电极接第一直流电源，第二光耦输出端发射极通过第四电阻与第二NPN三极管的基极相连，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极与第一继电器的线圈端一端相连，第一继电器的线圈端另一端接第一直流电源。
所述第一NPN三极管的集电极与第一二极管阳极相连，第一二极管阴极接第一直流电源。
所述第二NPN三极管的集电极与第二二极管阳极相连，第二二极管阴极接第一直流电源。
所述单片机采用C8051F单片机。
所述电能计量芯片采用ADE7878电能计量芯片。
所述第一直流电源采用+12V电源，第二直流电源采用+5V电源。
下面结合附图说明本实用新型的工作过程。
光伏阵列产生的电流通过导线进入直流升压模块，经升压变换后进入逆变器。
具有A/D转换功能的电能计量芯片ADE7878对光伏阵列输出的电流、电压进行测量，将测量结果进行A/D转换后送入单片机C8051F，减轻了单片机的计算工作量，缩短了***响应时间。单片机直接以电能计量芯片输出的测量结果为依据，通过第一光耦合对光伏阵列和市电电源进行自动切换。
通常情况下，经逆变器来自光伏阵列的电能通过第一继电器的常闭开关输送至负载的电源输入端，即在太阳辐射量充足时负载由光伏阵列提供电能，实现了太阳能发电即发即用的目的。
当电能计量芯片输出的测量结果低于单片机的设定值时，说明太阳辐射量不足。此时，单片机的P1.1口输出低电平，使第二光耦中的二极管在+5V电源作用下导通并发光，同时第二光耦中的光电三极管感光，并使其在+12V电源作用下导通，+12V电源经第二光耦中的光电三极管后又通过第四电阻将电信号送到第二三极管的基极，第二三极管导通，第一继电器的线圈得电，第一继电器的常闭开关断开。同时，单片机的P1.0口输出低电平，使第一光耦中的发光二极管在+5V电源作用下导通并发光，同时第一光耦中的光电三极管感光，并使其在+12V电源作用下导通，+12V电源经第一光耦中的光电三极管后又通过第一电阻将电信号送到第一NPN三极管的基极，第一NPN三极管导通，第二继电器的线圈得电，第二继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。由此实现将负载的供电电源由光伏阵列转换至市电，从而实现了在太阳辐射量不足时市电平滑切入的目的，保证了负载供电的可靠性。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.光伏发电与市电互补***控制装置，包括光伏阵列，其特征在于光伏阵列的输出端口与直流升压模块的输入端口相连，直流升压模块的输出端口与逆变器的输入端口相连，逆变器的输出端一端通过第一继电器的常闭开关分别与市电零线、负载电源输入端一端相连，逆变器的输出端另一端与第二继电器的常闭触点相连，第二继电器的拨动触点与负载电源输入端另一端相连，第二继电器的常开触点与市电火线相连；第二继电器的线圈端一端与第一直流电源相连，第二继电器的线圈端另一端与第一NPN三极管的集电极相连，第一NPN三极管的发射极接地，第一NPN三极管的基极通过第一电阻与第一光耦输出端发射极相连，第一光耦输出端集电极接第一直流电源，第一光耦输入端阳极接第二直流电源，第一光耦输入端阴极通过第二电阻与单片机的第一控制信号输出端口相连，单片机的信号输入端口与电能计量芯片的信号输出端口相连，电能计量芯片的输入端与光伏阵列的电压电流变换电路相连；
所述单片机的第二控制信号输出端口通过第三电阻与第二光耦输入端阴极相连，第二光耦输入端阳极接第二直流电源，第二光耦输出端集电极接第一直流电源，第二光耦输出端发射极通过第四电阻与第二NPN三极管的基极相连，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极与第一继电器的线圈端一端相连，第一继电器的线圈端另一端接第一直流电源。
2.根据权利要求1所述光伏发电与市电互补***控制装置，其特征在于所述第一NPN三极管的集电极与第一二极管阳极相连，第一二极管阴极接第一直流电源。
3.根据权利要求1所述光伏发电与市电互补***控制装置，其特征在于所述第二NPN三极管的集电极与第二二极管阳极相连，第二二极管阴极接第一直流电源。
4.根据权利要求1所述光伏发电与市电互补***控制装置，其特征在于所述单片机采用C8051F单片机。
5.根据权利要求1所述光伏发电与市电互补***控制装置，其特征在于所述电能计量芯片采用ADE7878电能计量芯片。
6.根据权利要求1所述光伏发电与市电互补***控制装置，其特征在于所述第一直流电源采用+12V电源，第二直流电源采用+5V电源。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107069785A (zh) * 2017-05-25 2017-08-18 河南迎基太阳能科技有限公司 一种调度***
CN107947334A (zh) * 2017-11-21 2018-04-20 广州圣力电源实业有限公司 一种双电源电路***
CN110365198A (zh) * 2019-08-13 2019-10-22 阳光电源股份有限公司 逆变器的交直流电源切换控制***及方法

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