CN206060349U - 一种光伏发电*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种光伏发电***，包括光伏阵列、直流斩波单元、防反充单元、光伏控制器、蓄电池组、逆变单元和转换开关，所述光伏发电***通过转换开关，将光伏发电作为主电源，将电网作为备用电源，自动进行切换为负载供电，从而既保证光伏发电***对负载的供电不受光照影响，减少故障，提高供电效率，同时该***将来自光伏阵列的电能与电网隔离，又避免因并网对光伏发电***要求高而导致的成本高昂、经济性差的问题，从而保证光伏发电***具有经济实用的优点。

Description

一种光伏发电***
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电***。
背景技术
由于传统能源的供给已出现短缺局面，对可再生能源的利用也开始提上了议程。作为无污染清洁能源之一的太阳能越来越受到大家的关注。光伏发电就是一种利用可再生能源产生电能的节能新技术，该技术利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能，供设备使用或者并入电网，能够在很大程度上节约能源。目前光伏发电***主要分成两类，独立运行光伏发电***和并网光伏发电***。对于独立运行光伏发电***，电能的唯一来源是光伏阵列，为保证稳定性和运行效率，***不仅必须配备蓄电池组来储存和调节电能， 而且即使在配备蓄电池组的情况下，任然存在当日照不强的时候，电池存储的电能无法满足用电需求而造成停电的问题。对于并网光伏发电***，光伏发电***与电网连接，能量并入电网，达到节能的目的，但并网对电能要求高，需要满足频率、电压、相序以及相位等的一致性，控制电路复杂，易发生故障，设备成本相对较高，同时，由于技术以及政策原因，部分地区回馈到电网的电能并不进行计量，回馈到区域电网内的电能，不能给用电单位真正带来经济上的价值。
实用新型内容
本实用新型提供一种光伏发电***，解决当前独立运行光伏***在光照不够的时候无法提供负载所需电能而导致停电的问题，以及并网光伏发电***在并入电网时因对其自身性能要求过高而导致经济性差的问题。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种光伏发电***，包括光伏阵列、直流斩波单元、防反充单元、光伏控制器、蓄电池组、逆变单元和转换开关，其中，
所述光伏阵列输出端连接直流斩波单元输入端，用于将太阳能转化为电能输出至直流斩波单元；
所述直流斩波单元输出端连接防反充单元输入端，用于将光伏阵列输出的直流电压转换为稳定的额定直流电压向逆变单元供电；
所述防反充单元输出端连接逆变单元输入端，用于防止蓄电池组向光伏阵列充电；
所述光伏控制器与直流斩波单元、蓄电池组和逆变单元均电连接，用于根据直流斩波单元输入、输出电压、蓄电池组电压和逆变单元输入电压生成相应的直流斩波单元控制信号和逆变单元控制信号，使得直流斩波单元输出稳定的额定直流电，逆变单元输出稳定的额定交流电；
所述蓄电池组连接防反充单元输出端，用于存储直流斩波单元输出的电能，并根据需要向逆变单元供电；
所述逆变单元输出端连接转换开关主电源输入端，用于将直流斩波单元和蓄电池组输出的直流电压转换为交流电压；
所述转换开关的备用电源输入端外接市电，输出端外接负载，用于检测主电源输入端和备用电源输入端电压数值，并据此切换供电线路。
特别地，所述光伏发电***还包括稳压电容，所述稳压电容并联于逆变单元输入正端和输入负端之间，用于对逆变单元输入电压进行滤波、稳压处理。
特别地，所述直流斩波单元采用升降压直流斩波器。
特别地，所述防反充单元包括第一防反充二极管和第二防反充二极管，所述第一防反充二极管的阳极连接直流斩波单元输出正端，第一防反充二极管的阴极连接逆变单元输入正端；所述第二防反充二极管的阳极连接逆变单元输入负端，第二防反充二极管的阴极连接直流斩波单元输出负端。
特别地，所述逆变单元采用三相桥式全控逆变模块。
特别地，所述转换开关采用自投自复型自动转换开关。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本实用新型所述一种光伏发电***，该***通过转换开关，将光伏发电作为主电源，将电网作为备用电源，自动进行切换为负载供电，从而既保证光伏发电***对负载的供电不受光照影响，减少故障，提高供电效率，同时该***将来自光伏阵列的电能与电网隔离，又避免因并网对光伏发电***要求高而导致的成本高昂、经济性差的问题，从而保证光伏发电***具有经济实用的优点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例1提供的变电站备用电源自动投切装置原理框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图1所示，图1为本实用新型实施例1提供的变电站备用电源自动投切装置原理框图。
本实施例中，光伏发电***包括光伏阵列1、直流斩波单元2、防反充单元3、光伏控制器4、蓄电池组5、稳压电容6、逆变单元7和转换开关8。
单独的光伏电池由于输出电压低，电流小，功率小而不能大规模使用，实际使用中多使用光伏阵列，光伏阵列是若干光伏电池经过合理的串并联后形成的具有较大功率输出的能量转换装置，本实施例采用光伏阵列将太阳能转化为电能，光伏阵列1的输出端连接直流斩波单元2的输入端，将转化的电能输出至直流斩波单元2，直流斩波单元2经防反充单元3与蓄电池组5并联后接入逆变单元7的输入端，逆变单元7的输入正端和负端之间并联稳压电容6，转换开关8的主电源端连接逆变单元7的输出端，转换开关8的备用电源端外接市电，转换开关8的输出端外接负载9，光伏控制器4与直流斩波单元2、蓄电池组5和逆变单元7均连接。具体的，所述直流斩波单元2采用升降压直流斩波器，所述防反充单元3包括第一防反充二极管D1和第二防反充二极管D2，所述第一防反充二极管D1的阳极连接直流斩波单元2的输出正端，第一防反充二极管D1的阴极连接逆变单元7的输入正端，所述第二防反充二极管D2的阳极连接逆变单元7的输入负端，第二防反充二极管D2的阴极连接直流斩波单元2的输出负端；所述逆变单元7采用三相桥式全控逆变模块；所述转换开关8采用自投自复型自动转换开关。
所述光伏发电***的工作原理为：在白天，光照充足时，光伏阵列输出非稳定的直流电，经过升降压直流斩波器进行DC-DC变换，转换成稳定的额定直流电，升降压直流斩波器输出与蓄电池组并联接入三相桥式全控逆变模块的输入端，由三相桥式全控逆变模块将直流电逆变成三相交流电，接入自投自复型自动转换开关的主电源端，向外接负载供电。另外，光伏控制器采集升降压直流斩波器的输入、输出电压信号，升降压直流斩波器的输出电压为：，其中E为升降压直流斩波器的输入电压，U0为升降压直流斩波器的输出电压，T为一个开关周期，ton为一个开关周期中可控元件导通的时间，toff为一个开关周期中可控元件关断的时间，α为占空比，当光伏控制器采集到升降压直流斩波器的输入电压信号，根据输出额定电压的值，计算出占空比，输出相应的占空比控制信号，从而将升降压直流斩波器的输出电压控制在额定电压。同时，光伏控制器采集三相桥式全控逆变模块的输入输出电压信号，逆变电路的输出基波电压等于直流侧电压乘以占空比，当光伏控制器采集到三相桥式全控逆变模块的输入直流电压信号时，根据输出额定交流电压的值，计算出占空比，输出相应的占空比控制信号，从而将三相桥式全控逆变模块的输出电压控制在额定电压。另外，光伏控制器还能实时显示升降压直流斩波器输入、输出电压，三相桥式全控逆变模块的输入、输出电压以及蓄电池组的电压，便于监测***运行情况。在晚上，光伏阵列不再产生电能，***由蓄电池组进行供电，此时蓄电池组正极的电势高于升降压直流斩波器输出正极的电势，但是由于二极管D1、D2的单向导通性，电流不能通过蓄电池的正极流入升降压直流斩波器的正极，因此能有效的防止蓄电池组向光伏阵列充电，从而避免光伏阵列的损坏。蓄电池组输出的直流电经过三相桥式全控逆变模块进行逆变，转换成三相交流电，接入自投自复型自动转换开关的主电源端，为外接负载供电。随着电能的消耗，蓄电池组输出电压将降低，导致三相桥式全控逆变模块的输出电压降低，不能满足当前负载供电需求，当自投自复型自动转换开关监测到三相桥式全控逆变模块欠压时，切换到备用电源端，其备用电源端外接市电，由市电为负载供电，从而保证了负载的不间断供电。第二天白天，光伏阵列再次产生电能，为蓄电池组进行充电，当自投自复型自动转换开关监测到主电源端输入电压恢复到额定电压时，将再次切换到主电源端，即三相桥式全控逆变模块，由光伏再次为负载供电。
本实用新型的技术方案，通过转换开关，将光伏发电作为主电源，将电网作为备用电源，自动进行切换为负载供电，从而既保证光伏发电***对负载的供电不受光照影响，减少故障，提高供电效率，同时该***将来自光伏阵列的电能与电网隔离，又避免因并网对光伏发电***要求高而导致的成本高昂、经济性差的问题，从而保证光伏发电***具有经济实用的优点。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光伏发电***，其特征在于，包括光伏阵列、直流斩波单元、防反充单元、光伏控制器、蓄电池组、逆变单元和转换开关，其中，
所述光伏阵列输出端连接直流斩波单元输入端，用于将太阳能转化为电能输出至直流斩波单元；
所述直流斩波单元输出端连接防反充单元输入端，用于将光伏阵列输出的直流电压转换为稳定的额定直流电压向逆变单元供电；
所述防反充单元输出端连接逆变单元输入端，用于防止蓄电池组向光伏阵列充电；
所述光伏控制器与直流斩波单元、蓄电池组和逆变单元均电连接，用于根据直流斩波单元输入、输出电压和蓄电池组电压以及逆变单元输入电压生成相应的直流斩波单元控制信号和逆变单元控制信号，使得直流斩波单元输出稳定的额定直流电，逆变单元输出稳定的额定交流电；
所述蓄电池组连接防反充单元输出端，用于存储直流斩波单元输出的电能，并根据需要向逆变单元供电；
所述逆变单元输出端连接转换开关主电源输入端，用于将直流斩波单元和蓄电池组输出的直流电压转换为交流电压；
所述转换开关的备用电源输入端外接市电，输出端外接负载，用于检测主电源输入端和备用电源输入端电压数值，并据此切换供电线路。
2.根据权利要求1所述的光伏发电***，其特征在于，还包括稳压电容，所述稳压电容并联于逆变单元输入正端和输入负端之间，用于对逆变单元输入电压进行滤波、稳压处理。
3.根据权利要求1所述的光伏发电***，其特征在于，所述直流斩波单元采用升降压直流斩波器。
4.根据权利要求1所述的光伏发电***，其特征在于，所述防反充单元包括第一防反充二极管和第二防反充二极管，所述第一防反充二极管的阳极连接直流斩波单元输出正端，第一防反充二极管的阴极连接逆变单元输入正端；所述第二防反充二极管的阳极连接逆变单元输入负端，第二防反充二极管的阴极连接直流斩波单元输出负端。
5.根据权利要求1所述的光伏发电***，其特征在于，所述逆变单元采用三相桥式全控逆变模块。
6.根据权利要求1所述的光伏发电***，其特征在于，所述转换开关采用自投自复型自动转换开关。
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CN112134281A (zh) * 2020-09-29 2020-12-25 武汉氢阳能源有限公司 一种基于lohc的可再生能源快速补偿配置***

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