TWI452802B - 太陽能儲能系統及其驅動方法 - Google Patents

Description

太陽能儲能系統及其驅動方法

本發明涉及太陽能技術，特別涉及一種太陽能儲能系統及其驅動方法。

太陽能作為一種新型能源，其應用愈來愈廣泛。例如，太陽能照明裝置、利用太陽能為電子產品供電、利用太陽能驅動汽車等各種應用方式不斷湧現。而將太陽能轉化為電能係太陽能應用之重要方面，需要使用到太陽能儲能系統。

先前技術中，太陽能儲能系統一般包括太陽能板、充放電控制裝置以及儲能裝置。太陽能板用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能。充放電控制裝置用於控制太陽能板為儲能裝置充電並控制儲能裝置為負載供電。在需要快速充電時，一般利用充放電控制裝置將太陽能板輸出之直流電壓轉換成一個電壓相對較高之脈衝電壓對儲能裝置進行充電。其中，脈衝電壓之正脈衝電壓給儲能裝置充電，負脈衝電壓不會給儲能裝置充電。該負脈衝電壓可在儲能裝置快速充電時起到打嗝保護作用，避免儲能裝置之電極板上積累過多氣泡，減緩儲能裝置之溫度升高，提高儲能裝置之使用壽命。然而，該負脈衝電壓會消耗在充放電控制裝置上，使得充放電控制裝置發熱，進而降低充放電控制裝置之使用壽命。並且，該部分發熱消耗掉之負脈衝電壓還造成能量之浪費，降低太陽能之利用效率。

有鑑於此，提供一種可有效提高充放電控制裝置之使用壽命，減少太陽能浪費之太陽能儲能系統及其驅動方法實屬必要。

下面將以具體實施例說明一種太陽能儲能系統及其驅動方法。

一種太陽能儲能系統，包括：太陽能板、充放電控制裝置、主儲能裝置、觸發單元、反相器與輔助儲能裝置。該太陽能板用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能。該充放電控制裝置連接於太陽能板與主儲能裝置之間。該充放電控制裝置用於將太陽能板輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓並利用正脈衝電壓為主儲能裝置充電。其中，該正負交替之脈衝電壓包括正脈衝電壓與負脈衝電壓。該觸發單元連接該充放電控制裝置與該反相器，該觸發單元用於在負脈衝電壓之時間段內接通該反相器。該反相器連接至該輔助儲能裝置，該反相器用於將該負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並對該輔助儲能裝置充電。

一種上述太陽能儲能系統之驅動方法，包括步驟：

利用充放電控制裝置將太陽能板輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓並利用正脈衝電壓為主儲能裝置充電；

利用觸發單元使充放電控制裝置在輸出負脈衝電壓之同時電接通反相器；

利用反相器將充放電控制裝置輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並對輔助儲能裝置充電。

相較於先前技術，本技術方案之太陽能儲能系統及其驅動方法利用充放電控制裝置將太陽能板輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓。該太陽能儲能系統一方面利用正脈衝電壓為主儲能裝置充電，另一方面利用反相器將充放電控制裝置輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並給輔助儲能裝置充電。因此，該太陽能儲能系統及其驅動方法可有效避免負脈衝電壓消耗在充放電控制裝置上造成充放電控制裝置發熱過度，提高充放電控制裝置之使用壽命；並且，充放電控制裝置輸出之負脈衝電壓可得到有效利用，從而提升太陽能儲能系統之太陽能利用效率。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案之太陽能儲能系統作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本技術方案第一實施例提供之太陽能儲能系統100，包括太陽能板10、充放電控制裝置20、主儲能裝置30、觸發單元40、反相器50、輔助儲能裝置60。

該太陽能板10用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能。該太陽能板10輸出直流電壓。

該充放電控制裝置20連接於太陽能板10與主儲能裝置30之間。該充放電控制裝置20用於將太陽能板10輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓。該正負交替之脈衝電壓包括正脈衝電壓與負脈衝電壓。該正脈衝電壓之佔空比大於該負脈衝電壓之佔空比。本實施例中，該正脈衝電壓之佔空比為70%-98%。其中，可利用該正脈衝電壓為主儲能裝置30充電。當主儲能裝置30之電量不足時，充放電控制裝置20便將太陽能板10產生之電能充入到主儲能裝置30；當主儲能裝置30之電量充足時，充放電控制裝置20便控制太陽能板10停止向主儲能裝置30充電。

該主儲能裝置30用於儲存太陽能板10轉化之電能並為負載（圖未示）提供電能。

該觸發單元40連接該充放電控制裝置20與該反相器50。當該充放電控制裝置20輸出負脈衝電壓以防止該主儲能裝置30之溫度升高時，該觸發單元40同時被觸發並工作。該觸發單元40在該負脈衝電壓之時間段內接通該反相器50與該充放電控制裝置20。而當該充放電控制裝置20輸出正脈衝電壓時，該觸發單元40停止工作並切斷該反相器50與該充放電控制裝置20之間之電連接。

該反相器50連接於觸發單元40與輔助儲能裝置60之間。該反相器50可將電壓或電流之相位延遲180度，從而可實現正電壓與負電壓之相互轉換，或者正電流與負電流之相互轉換。在此，該反相器50用於將充放電控制裝置20輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓以給該輔助儲能裝置60充電。

具體地，當該充放電控制裝置20輸出正脈衝電壓時，該正脈衝電壓給該主儲能裝置30充電；當該充放電控制裝置20輸出負脈衝電壓時，該觸發單元40被觸發以接通該反相器50與該充放電控制裝置20，該反相器50將該負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並對輔助儲能裝置60充電。由於該負脈衝電壓被反相器50轉換成正脈衝電壓對輔助儲能裝置60充電，因此負脈衝電壓在充放電控制裝置20內之損耗相應減少，進而太陽能儲能系統100之太陽能利用效率得到提高。

請參閱圖2，第一實施例中之太陽能儲能系統100之驅動方法包括以下步驟：

步驟110，利用充放電控制裝置20將太陽能板10輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓並利用正脈衝電壓為主儲能裝置30充電。

具體地，充放電控制裝置20將太陽能板10輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓。該正負交替之脈衝電壓包括正脈衝電壓與負脈衝電壓。該正脈衝電壓之佔空比大於該負脈衝電壓之佔空比。本實施例中，該正脈衝電壓之佔空比為70%-98%。然後，利用正脈衝電壓為主儲能裝置30充電，從而可對主儲能裝置30進行快速充電。

步驟120，利用觸發單元40使充放電控制裝置20在輸出負脈衝電壓之同時電接通反相器50。

具體地，當充放電控制裝置20輸出負脈衝電壓時，觸發單元40觸發工作。觸發單元40觸發後電接通反相器50，從而使反相器50與充放電控制裝置20處於電連通狀態。當充放電控制裝置20輸出正脈衝電壓時，觸發單元40停止觸發工作。觸發單元40與反相器50斷開，從而使反相器50與充放電控制裝置20處於斷開狀態。

步驟130，利用反相器50將充放電控制裝置20輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並對輔助儲能裝置60充電。

具體地，利用反相器50將充放電控制裝置20輸出之負脈衝電壓之相位延遲180度，從而使充放電控制裝置20輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓。然後，利用該經過反相器50轉換得到之正脈衝電壓並對輔助儲能裝置60充電。

本技術方案之太陽能儲能系統100之驅動方法可利用充放電控制裝置20輸出之正脈衝電壓為主儲能裝置30充電，並利用反相器50將充放電控制裝置20輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓給輔助儲能裝置充電，提高太陽能利用效率。

請參閱圖3，本技術方案第二實施例提供太陽能儲能系統200與第一實施例提供之太陽能儲能系統100大致相同，其不同之處在於，該太陽能儲能系統200進一步包括切換單元270與附加負載280。

具體地，該切換單元270連接反相器250、輔助儲能裝置260以及附加負載280。該切換單元270主要起切換開關之作用。附加負載280為可使用交流電進行供電之用電設備。例如，該附加負載280可為交流電發光二極體。該切換單元270用於在輔助儲能裝置260與附加負載280之間進行切換，使反相器250與輔助儲能裝置260或者附加負載280接通。當反相器250與輔助儲能裝置260接通時，反相器250將充放電控制裝置220輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓以給輔助儲能裝置260充電；當反相器250與附加負載280接通時，反相器250將充放電控制裝置220輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓以給附加負載280供電，使得附加負載280可正常工作。

本技術方案之太陽能儲能系統及其驅動方法利用充放電控制裝置將太陽能板輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓並利用正脈衝電壓為主儲能裝置充電；然後，利用反相器將充放電控制裝置輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並給輔助儲能裝置充電。從而，該太陽能儲能系統及其驅動方法可有效避免負脈衝電壓消耗在充放電控制裝置上造成充放電控制裝置發熱過度，提高充放電控制裝置之使用壽命；並且，充放電控制裝置輸出之負脈衝電壓可得到有效利用，從而提升太陽能儲能系統之太陽能利用效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100、200‧‧‧太陽能儲能系統

10‧‧‧太陽能板

20、220‧‧‧充放電控制裝置

30‧‧‧主儲能裝置

40‧‧‧觸發單元

50、250‧‧‧反相器

60、260‧‧‧輔助儲能裝置

270‧‧‧切換單元

280‧‧‧附加負載

圖1係本技術方案第一實施例提供之太陽能儲能系統框圖。

圖2係本技術方案第一實施例提供之太陽能儲能系統之驅動方法之流程圖。

圖3係本技術方案第二實施例提供之太陽能儲能系統框圖。

100‧‧‧太陽能儲能系統

10‧‧‧太陽能板

20‧‧‧充放電控制裝置

30‧‧‧主儲能裝置

40‧‧‧觸發單元

50‧‧‧反相器

60‧‧‧輔助儲能裝置

Claims (8)

1. 一種太陽能儲能系統，包括：
   太陽能板、充放電控制裝置與主儲能裝置，
   該太陽能板用於收集太陽能並將太陽能轉化為電能，
   該充放電控制裝置連接於太陽能板與主儲能裝置之間，該充放電控制裝置用於將太陽能板輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓並利用正脈衝電壓為主儲能裝置充電，該正負交替之脈衝電壓包括正脈衝電壓與負脈衝電壓；
   其中，該太陽能儲能系統進一步包括觸發單元、反相器與輔助儲能裝置，該觸發單元連接該充放電控制裝置與該反相器，該觸發單元用於在充放電控制裝置輸出負脈衝電壓之時間段內接通該反相器，該反相器連接至該輔助儲能裝置，該反相器用於將該負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並對該輔助儲能裝置充電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能儲能系統，其中，該正脈衝電壓之佔空比大於該負脈衝電壓之佔空比。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能儲能系統，其中，該正脈衝電壓之佔空比為70%-98%。
4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能儲能系統，其中，該太陽能儲能系統進一步包括切換單元與附加負載，該切換單元連接反相器、輔助儲能裝置以及附加負載，該切換單元用於在輔助儲能單元與附加負載之間進行切換，使反相器與輔助儲能裝置或者附加負載接通。
5. 一種如申請專利範圍第1-3中任意一項之太陽能儲能系統之驅動方法，包括步驟：
   利用充放電控制裝置將太陽能板輸出之直流電壓轉換成正負交替之脈衝電壓並利用正脈衝電壓為主儲能裝置充電；
   利用觸發單元使充放電控制裝置在輸出負脈衝電壓之同時電接通反相器；
   利用反相器將充放電控制裝置輸出之負脈衝電壓轉換成正脈衝電壓並對輔助儲能裝置充電。
6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能儲能系統之驅動方法，其中，反相器與充放電控制裝置僅在負脈衝電壓之時間段內處於電連通狀態。
7. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能儲能系統之驅動方法，其中，該正脈衝電壓之佔空比大於該負脈衝電壓之佔空比。
8. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能儲能系統之驅動方法，其中，該正脈衝電壓之佔空比為70%-98%。