專利名稱：太陽能光伏電池大啟動電流的供電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于供電系統(tǒng)，特別是關于將太陽能電池和蓄電池組結合在一起，經(jīng)逆變裝置可向負載提供交流大啟動電流的太陽能電池系統(tǒng)。
背景技術：
太陽能是一種可再生的綠色能源，在現(xiàn)今石油、煤炭、天然氣等礦物燃料因大量開采而資源日益枯竭的形勢下，開發(fā)利用太陽能受到世界各國普遍重視。與風力、水力、潮汐力等自然力的可再生的能源相比，太陽能具有不受場地限制的優(yōu)越性，特別是它可以充分利用建筑物的屋頂、外墻，不必為收集太陽能而專門占用大量土地，而且難能可貴的是利用屋頂、外墻來收集太陽能，不僅對周圍的生態(tài)環(huán)境不會造成負面影響，還可對建筑物室內溫度產(chǎn)生冬暖夏涼的有益效果。
目前人類利用的太陽能主要是太陽的光輻射能量，并且通過兩種不同的途徑將其轉換為熱能或電能加以應用。太陽能熱水器就是一種直接將太陽的光輻射能量轉換成熱能的裝置，進一步還可以再利用這種熱能來發(fā)電，即太陽能熱利用技術；另一種則是用太陽能電池直接將太陽的光輻射能量轉換為電能加以利用，也就是太陽能光伏技術，通常又將太陽能電池稱為太陽能光伏電池。
隨著科學技術的綜合發(fā)展，太陽能電池也是由最初的單晶硅逐漸地向多晶硅、以及現(xiàn)今的非晶硅發(fā)展。它們各有優(yōu)點和不足之處，其中非晶硅的光伏簿膜電池，雖然發(fā)電效率低，但具有重量輕、安裝要求低、材料來源廣、使用壽命可長達30年、價格低廉的優(yōu)勢，特別是其對弱光響應性好，散光接受率高，具有最寬的陽光入射角范圍，使其在陰雨或沙塵天仍然可以繼續(xù)發(fā)電的特性，是單晶硅和多晶硅太陽能電池所不及的。
由于太陽能電池產(chǎn)生的是直流電，而我們日常使用的電器(例如電燈、冰箱、空調、電視機等)卻要求交流電，同時其要求的電壓也遠高于太陽能電池的電壓。因此，要將太陽能電池所發(fā)的低壓直流電力變?yōu)?20～380V交流電需要一整套設備和裝置組成一個完整的供電系統(tǒng)。例如日本ATSUGIDEVICE CO.LTD公司生產(chǎn)的型號為DA-1001S的逆變器，就是這樣一種將24伏光伏電池的直流轉變?yōu)?20伏交流的供電裝置。圖1所示的即為這種現(xiàn)有的太陽能光伏電池供電系統(tǒng)，它包含直流能源部分A、直流升壓部分B、逆變輸出部分C和控制部分D組成，其中直流能源部分A由太陽能電池組和蓄電池組組成；直流升壓部分B由常規(guī)的DC/DC升壓電路、高頻整流電路和電抗濾波電路構成，逆變輸出部分C由4個按SPWM正弦波脈沖調制技術工作的功率輸出管構成，它將升壓后的直流電轉變?yōu)榻涣麟娸敵龉└麟娖髫撦d用電；而控制部分D由微處器組成，主要檢測直流能源部分A輸出的電流和太陽能電池組、蓄電池組電壓；以及檢測逆變輸出部分C的輸出電流，同時向逆變輸出部分C的各功率器件發(fā)送SPWM正弦波脈沖調制信號，來控制其輸出交流電流。十分明顯這一供電系統(tǒng)的供電能力首先受到蓄電池組容電量的限制，其次受到逆變效率的影響。一般情況下，在高效控制的條件下，逆變?yōu)檎也ê蟮男蕿?0％，即便系統(tǒng)許可短時過載系數(shù)達130％，那么系統(tǒng)實際輸出的最大功率也只與其標稱容量相當。也就是說這樣的太陽能電池供電系統(tǒng)只能用于非大電流啟動的阻抗性用電負載(如燈光照明)，而對于啟動電流為工作電流8-10倍的容抗性用電負載(如電冰箱、電視機、空調等)就不能適應。第三，僅有一條DC/DC升壓電路輸出高壓直流，形成一個瓶頸，制約了電流瞬時超載的能力。當太陽能電池供電系統(tǒng)的標稱容量愈小，這些缺陷愈突出，從而限制了太陽能電池供電系統(tǒng)應用的范圍。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能光伏電池大啟動電流的供電系統(tǒng)，解決太陽能電池供電系統(tǒng)可安全超載提供瞬時大啟動電流滿足負載設備啟動用電需求的技術問題。
本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下一種太陽能光伏電池大啟動電流的供電系統(tǒng)，具有包含太陽能電池組和蓄電池組的能源部分、包含DC/DC升壓電路的升壓部分、逆變輸出部分和包含微處理器的控制部分，其特征在于該能源部分還設置有超級電容；該升壓部分共有三個并列的DC/DC升壓電路，該三個DC/DC升壓電路各自通過一個開關分別與太陽能電池組、蓄電池組或超級電容對應連接。
其特征在于該太陽能電池組為由單晶硅、多晶硅或非晶硅薄膜的單體電池組成。
其特征在于該超級電容應具有≥1000法拉的電容量。
本發(fā)明具有下述的有益效果1.可瞬時提供工作電流8-10倍的啟動電流，而不影響其它負載的的正常工作。
2.可防止蓄電池組的過度放電，延長其使用壽命。
3.擴大了系統(tǒng)直流能源部分的儲電能力，可充分利用太陽能電池的發(fā)電能力。
4.超級電容無需維護，體積小，使用壽命長。
5.擴大了太陽能電池使用的范圍。
6.可方便地實現(xiàn)自動化操作。


圖1是現(xiàn)有太陽能電池供電系統(tǒng)電路框圖。
圖2是本發(fā)明的電路框圖。
具體實施例方式
請參閱圖2所示，本發(fā)明與現(xiàn)有技術同樣具有直流電源部分A、直流升壓部分B、逆變輸出部分C和控制部分D四大部分，但其直流部分A除具有由一定數(shù)量單體的單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池或非晶硅薄膜太陽能電池組成的太陽能電池組和蓄電池組外，還設置有超級電容；而直流升壓部分B設置有三條并列的主要由DC/DC升壓電路、高頻整流電路構成的直流升壓電路，每一條直流升壓電路通過各自的開關與直流電源部分A中的一個組成(也即太陽能電池組、蓄電池組或超級電容)對應連接，且每一直流升壓電路中還設置有均流濾波電路，該均流濾波電路與現(xiàn)有技術中濾波電路的差異在于前者除有濾波線圈和接地電容外，還串聯(lián)有均流電阻。其逆變輸出部分C與現(xiàn)有技術完全相同，主要由四個功率器件(如IGBT式絕緣柵極雙極功率管或MOS功率)組成的按SPWM正弦波脈寬調制方式將直流升壓部分B三條直流升壓電路輸出的220-380V高壓直流轉換成相應電壓的交流電供負載使用。控制部分D主要由微處理器構成，它與現(xiàn)有的太陽能電池供電系統(tǒng)的完全相同，其微處理器的型號選擇以能滿足對系統(tǒng)中直流電源部分A中太陽能電池組、蓄電池組、超級電容的電壓和電流的檢測，對逆變輸出部分C的輸出電流的檢測，和對逆變輸出部分C的功率器件發(fā)送SPWM正弦波脈沖寬度調制信號等的功能即可，通?？墒褂昧畠r的無A/D模似數(shù)字信號轉換功能的兩個互聯(lián)的微處理器，如STC89C54RD微處理器，其中一個微處理器專門處理由電壓、電流檢測元件傳送的信號，另一微處理器專門對逆變輸出部分C發(fā)送SPWM信號。
本發(fā)明的太陽能電池組產(chǎn)生的電力在系統(tǒng)無負載或負載低于其發(fā)電功率的情況下向蓄電池和超級電容充電，超級電容的電容值可以從一法拉到幾千法拉，具體視系統(tǒng)負載需要的最大啟動電流而定，通常超級電容的電容值≥1000法拉已能滿足電冰箱、電視機及空調等多件容阻性家用電器的啟動電流要求，例如楊州電容器廠生產(chǎn)的SPSCAP商標的超級電容，其電容值可達2400法拉。超級電容具體的電容值還應以在該系統(tǒng)功率范圍內同時能啟動所有或絕大部分用電設備為準，從目前太陽能光伏電池供電系統(tǒng)的功率范圍來看，要求超級電容值最大不會超出10000法拉。當蓄電池組充足電后，可切斷其充電電路，或進行小電流浮充；而超級電容充足后，應切斷其與太陽能電池組的連接，這些都是現(xiàn)有常規(guī)技術，本發(fā)明不再贅述。
本發(fā)明在負載功率小于太陽能電池板功率且無大啟動電流時，只要開通與太陽能電池組連通的一條直流升壓電路的開關即可。當負載功率接近系統(tǒng)功率，且需要有較小的啟動電流啟動一些電器時，還開通與蓄電池組連通的一條直流升壓電路的開關，由太陽能電池組與蓄電池組共同向負載供電。當需要啟動具有大啟動電流(如空調、大頻幕電視等)的負載時，再開通與超級電容連通的一條直流升壓電路，使三條直流升壓電路同時向負載供電，電器啟動完畢，負載進入正常工作電流狀態(tài)后，切斷該連接超級電容與對應的直流升壓電路相連通的開關，開通太陽能電池組與超級電容相連的電路或開關，恢復向超級電容充電過程，超級電容在其額定電壓范圍內可以任意充電至任意電壓值，而放電時可以放出所儲存的全部能量。
本發(fā)明由于其控制部分C使用了微處理器，因此為對其實現(xiàn)自動化的操作提供了良好的物質基礎，因此利用現(xiàn)有的各種常規(guī)技術很容易地就可實現(xiàn)自動化操作。
由于非晶硅薄膜太陽能電池可以利用弱光或散光發(fā)電，為此從充分發(fā)揮本發(fā)明超級電容的蓄能優(yōu)勢，本發(fā)明的太陽能電池組以選用非晶硅薄膜太陽能電池組為優(yōu)。
權利要求
1.一種太陽能光伏電池大啟動電流的供電系統(tǒng)，具有包含太陽能電池組和蓄電池組的能源部分、包含DC/DC升壓電路的升壓部分、逆變輸出部分和包含微處理器的控制部分，其特征在于該能源部分還設置有超級電容；該升壓部分共有三個并列的DC/DC升壓電路，該三個DC/DC升壓電路各自通過一個開關分別與太陽能電池組、蓄電池組或超級電容對應連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的可提供大啟動電流的太陽能電池供電系統(tǒng)，其特征在于該太陽能電池組為由單晶硅、多晶硅或非晶硅薄膜的單體電池組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的可提供大啟動電流的太陽能電池供電系統(tǒng)，其特征在于該超級電容應具有≥1000法拉的電容量。
全文摘要
一種太陽能光伏電池大啟動電流的供電系統(tǒng)，具有包含太陽能電池組和蓄電池組的能源部分、包含DC/DC升壓電路的升壓部分、逆變輸出部分和包含微處理器的控制部分，其特征在于該能源部分還設置有超級電容；該升壓部分共有三個并列的DC/DC升壓電路，該三個DC/DC升壓電路各自通過一個開關分別與太陽能電池組、蓄電池組或超級電容對應連接。解決太陽能電池供電系統(tǒng)可安全超載提供瞬時大啟動電流滿足負載設備用電需求的技術問題。
文檔編號H01L31/042GK1967989SQ20061011710
公開日2007年5月23日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權日2006年10月13日
發(fā)明者錢惠富 申請人:錢惠富