專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用太陽(yáng)能自調(diào)整建筑發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種建筑發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種利用太陽(yáng)能自調(diào) 整發(fā)電系統(tǒng)，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景作為一種清潔無(wú)污染能源，太陽(yáng)能的利用越來(lái)越受到重視，80年代 以來(lái)，歐洲、美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家及國(guó)內(nèi)先后開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能電源系統(tǒng) 和太陽(yáng)能照明系統(tǒng)。目前，針對(duì)建筑的太陽(yáng)能利用主要集中在太陽(yáng)能采 暖以及儲(chǔ)熱方面，該種太陽(yáng)能利用方式能量利用效率較低，而且需要大 量的儲(chǔ)熱介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行存儲(chǔ)，不利于能量的轉(zhuǎn)換和有效利用。而直接 針對(duì)建筑的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，目前主要集中在對(duì)輔助電源系統(tǒng)的供 電，如公共照明標(biāo)志等小功率場(chǎng)合。由于太陽(yáng)能光伏電池板易受外部環(huán) 境影響，其發(fā)電輸出功率隨著光照的變化輸出功率變化也較大，常出現(xiàn)電力不足或者電力過(guò)剩，影響建筑用電電器的正常工作，這使得光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)給建筑供電帶來(lái)了困難。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種利用太陽(yáng)能自調(diào)整發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電 系統(tǒng)，對(duì)確定的建筑負(fù)載進(jìn)行分路供電，將光伏供電為優(yōu)先，在光伏能 量不足的情況下通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)接觸器組的動(dòng)作(切換)控制，由外部 電網(wǎng)對(duì)建筑內(nèi)部負(fù)載供電。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電模塊(l)、 DC/DC變換器(2)、儲(chǔ)能蓄電池(3)、 DC/AC變換 器或光伏逆變器(4)、單輸入多抽頭輸出變壓器(5)、互鎖接觸器組(6)、發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)、外部供電線路(8)、控制器l、控制器2、控 制器3、 BMS控制器。所述的建筑發(fā)電系統(tǒng)中，優(yōu)先將光伏發(fā)電板所發(fā)電通過(guò)DC/DC模塊 轉(zhuǎn)換為輸出特性穩(wěn)定的直流電，此時(shí)發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據(jù)光伏發(fā)電 模塊輸出的功率以及發(fā)電與供電控制系統(tǒng)對(duì)光伏發(fā)電模塊的功率需求控 制DC/DC控制器1 ，給定DC/DC變換器的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)DC/DC變換器 輸出電流和電壓的控制。BMS (電池管理系統(tǒng))檢測(cè)蓄電池電量(SOC)， 并根據(jù)發(fā)電與供電控制系統(tǒng)的控制指令決定給蓄電池充電或者放電。所述的建筑發(fā)電系統(tǒng)由多路輸出，分別通過(guò)互鎖接觸器組(6)向用 戶供電。發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據(jù)光伏模塊的發(fā)電量(與太陽(yáng)照射有關(guān)) 大小和蓄電池電量，確定向用戶供電的變壓器抽頭路數(shù)。通過(guò)發(fā)電與供 電控制系統(tǒng)(7)對(duì)互鎖接觸器組(6)的控制，確定建筑內(nèi)供電的負(fù)載 是否由光伏系統(tǒng)供電或是由外部電線路(8)供電。所述的DC/DC變換器(2)具有可調(diào)電流輸出和可調(diào)電壓輸出功能， 輸出電流或輸出電壓的控制指令由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)給定并控制。 DC/DC變換器(2)輸出電壓可調(diào)，指令由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)給定 并控制。對(duì)DC/DC變換器(2)的控制，具有兩個(gè)功能， 一是在蓄電池電 量較滿時(shí)恒壓輸出，實(shí)際上是直接通過(guò)DC/AC給負(fù)載供電；二是恒流輸 出，在不同的光照條件下，通過(guò)發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)的尋優(yōu)，確定 光伏模塊最佳發(fā)電效率控制參數(shù)，決定DC/DC變換器輸出電流。本實(shí)用新型的有益效果通過(guò)檢測(cè)光伏電池板的發(fā)電量和輸出功率 以及蓄電池的電量，通過(guò)控制光伏電池板的可調(diào)變壓器抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏 太陽(yáng)能發(fā)電的最大效率工作；當(dāng)光伏電池板的輸出功率不足時(shí)，通過(guò)對(duì) 接觸器組的切換操作，實(shí)現(xiàn)由光伏發(fā)電供電到電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)換，提高了 系統(tǒng)的可靠性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作比較詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電建筑系統(tǒng)圖；圖2為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的DC/DC變換器及其控制系統(tǒng); 圖3為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池及其管理系統(tǒng)； 圖4為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的DC/AC變換器及其控制系統(tǒng); 圖5為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電與充電控制系統(tǒng)框圖；具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，這是本實(shí)用新型太陽(yáng)能發(fā)電建筑系統(tǒng)圖。 如圖所示，所述的光伏發(fā)電模塊(1)與DC/DC變換器(2)的輸入 端連接，DC/DC變換器由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)通過(guò)DC/DC控制器1 進(jìn)行控制，將光伏發(fā)電板所發(fā)電能轉(zhuǎn)換為輸出電流電壓均可調(diào)節(jié)、特性 穩(wěn)定的直流電。DC/DC變換器的輸出分別與蓄電池(3)以及DC/AC變換 器(或光伏逆變器)(4)的輸入端進(jìn)行連接。 一方面，提供電能給蓄電 池充電，該充電過(guò)程由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)通過(guò)BMS (電池管理系 統(tǒng))進(jìn)行管理；另一方面，將直流電逆變?yōu)檩敵隹梢哉{(diào)節(jié)，頻率為工頻 的交流電，此DC/AC變換器(或光伏逆變器)(4)也是由發(fā)電與供電控制 系統(tǒng)(7)通過(guò)DC/AC控制器2進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。DC/AC變換器(或光伏 逆變器)(4)的輸出端與單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸入端相連接; 而單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸出端與互鎖接觸器組(6)的輸入 端相連接，此單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸出端抽頭數(shù)以及互鎖接 觸器組(6)均由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)控制。參照?qǐng)D2，為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的DC/DC變換器。 如圖所示，DC/DC控制器采取全橋或者半橋變換電路，在本系統(tǒng)中， DC/DC變換控制器1通過(guò)控制DC/DC電路中開(kāi)關(guān)的開(kāi)通與關(guān)斷，將直流電壓逆變后經(jīng)過(guò)變壓器進(jìn)行變壓后在整流得到直流電壓，即把光伏太陽(yáng)能電池辦所發(fā)電轉(zhuǎn)換為輸出電壓可以調(diào)節(jié)的直流電。DC/DC變換控制器1受 到發(fā)電與供電控制系統(tǒng)的控制。當(dāng)電池容量較滿時(shí)，DC/DC變換器工作在 恒壓輸出模式，停止給蓄電池供電，直接將電能通過(guò)后端的DC/AC變換 器傳送給用電負(fù)載；另一種模式是發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據(jù)光照條件的 不同引起的光伏電池的輸出功率的變化進(jìn)行尋優(yōu)，確定光伏模塊最佳發(fā) 電效率控制參數(shù)，決定DC/DC變換器輸出電流，此時(shí)DC/DC模塊工作在 恒電流輸出模式。參照?qǐng)D3,為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池及其管理系統(tǒng)。 其中BMS電池管理系統(tǒng)通過(guò)連接在蓄電池上的電壓傳感器(比如霍爾傳 感器)檢測(cè)蓄電池的電壓，根據(jù)BMS系統(tǒng)中預(yù)先存儲(chǔ)的蓄電池的放電特 性曲線，得到目前蓄電池的SOC值，即可獲得電池的電量。同時(shí)，BMS通 過(guò)電池端的電流傳感器(比如霍爾傳感器)獲得電池的充/放電電流，并 將電流信息反饋給發(fā)電與供電控制系統(tǒng)。發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據(jù)BMS 給定的電池S0C、充放電電流的狀態(tài)，以及用電負(fù)載功率以及光伏電池的 發(fā)電功率決定蓄電池的供電策略，并通過(guò)調(diào)節(jié)DC/DC控制器的給定輸入 來(lái)控制DC/DC變換器的直流輸出電壓，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充電控制。參照?qǐng)D4，為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的DC/AC變換器及其控制 系統(tǒng)。如圖所示，逆變控制器2通過(guò)控制逆變橋的開(kāi)關(guān)器件的閉合與關(guān)斷， 將前端DC/DC及蓄電池輸出直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl交流電，提供給后端的單 輸入多抽頭輸出變壓器。單輸入多抽頭輸入變壓器將DC/AC變換器(光 伏逆變器)的輸入交流電變換成市電規(guī)格的交流電以供給用戶。由于太 陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)受太陽(yáng)光照的影響較大，其輸出電壓及功率的變化及 波動(dòng)范圍很大，若直接通過(guò)DC/DC再到DC/AC直接供給用戶一是增加了前端變換器的蓄能元件(如電感)的投入以及帶來(lái)的轉(zhuǎn)換效率低下及控 制復(fù)雜等不利條件。通過(guò)簡(jiǎn)單地引入單輸入多抽頭輸入變壓器可以解決 前面的問(wèn)題。參照?qǐng)D5，為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電與充電控制系統(tǒng)框圖。如圖所示，發(fā)電與供電控制系統(tǒng)通過(guò)充電與發(fā)電控制系統(tǒng)通過(guò)通信 總線(包括CAN、 485等)與系統(tǒng)中各分控制器(控制器l、控制器2、控 制器3、 BMS)相連接，接受各控制器對(duì)其子系統(tǒng)的檢測(cè)信息，并通過(guò)控制 率給出各控制器的控制指令，達(dá)到并實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的控制目的。其中互 鎖接觸器組的控制器為控制器3，其由發(fā)電與充電系統(tǒng)控制，具體工作是 通過(guò)接受發(fā)電與充電系統(tǒng)指令，按照指令將建筑用電負(fù)載接觸器分別與 電網(wǎng)或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)相連接，從而實(shí)現(xiàn)電能切換的功能。雖然本實(shí)用新型已參照上述的實(shí)施例來(lái)描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，應(yīng) 理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒(méi)有脫離本實(shí)用新型，所以并非作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì) 以上所述的實(shí)施例的變化、變形都將落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求1、一種利用太陽(yáng)能自調(diào)整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電模塊(1)、DC/DC變換器(2)、儲(chǔ)能蓄電池(3)、DC/AC變換器或光伏逆變器(4)、輸出變壓器(5)、互鎖接觸器組(6)、發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)、外部供電線路(8)；太陽(yáng)能光伏發(fā)電模塊(1)與DC/DC變換器(2)的輸入端連接，DC/DC變換器由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)通過(guò)DC/DC控制器1進(jìn)行控制，將光伏發(fā)電板所發(fā)電能轉(zhuǎn)換為輸出電流電壓均可調(diào)節(jié)、特性穩(wěn)定的直流電；DC/DC變換器的輸出分別與蓄電池(3)以及DC/AC變換器或光伏逆變器(4)的輸入端進(jìn)行連接；DC/AC變換器或光伏逆變器(4)的輸出端與單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸入端相連接；而單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸出端與互鎖接觸器組(6)的輸入端相連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的自調(diào)整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 系統(tǒng)分路供電，由光伏供電，在光伏能量不足時(shí)，通過(guò)接觸器組的動(dòng)作 切換控制，由外部電網(wǎng)對(duì)建筑內(nèi)部負(fù)載供電。
3、 如權(quán)利要求l所述的自調(diào)整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 DC/DC控制器，采取全橋或半橋式變換電路，通過(guò)控制DC/DC電路中開(kāi)關(guān) 的開(kāi)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)直流電壓進(jìn)行升壓/降壓變換。
4、如權(quán)利要求1所述的自調(diào)整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述 的發(fā)電與供電控制系統(tǒng)，通過(guò)通信總線與控制器l、控制器2、控制器3、 BMS相連接，接受各控制器對(duì)其子系統(tǒng)的檢測(cè)信息，并通過(guò)控制率給出各 控制器的控制指令。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用太陽(yáng)能自調(diào)整建筑發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏模塊、DC/DC變換器、儲(chǔ)能蓄電池、DC/AC變換器、輸出變壓器、互鎖接觸器組、發(fā)電與供電控制系統(tǒng)、外部供電線路；光伏發(fā)電模塊與DC/DC變換器的輸入端連接，DC/DC變換器由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)通過(guò)DC/DC控制器1進(jìn)行控制，將光伏發(fā)電板所發(fā)電能轉(zhuǎn)換為輸出電流電壓均可調(diào)節(jié)、特性穩(wěn)定的直流電；DC/DC變換器的輸出分別與蓄電池以及DC/AC變換器或光伏逆變器的輸入端進(jìn)行連接；DC/AC變換器或光伏逆變器的輸出端與單輸入多抽頭輸出變壓器的輸入端相連接；而單輸入多抽頭輸出變壓器的輸出端與互鎖接觸器組的輸入端相連接。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201349185SQ20082015689
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者徐國(guó)娟, 徐瑞新, 浩 胡 申請(qǐng)人:胡 浩;徐瑞新;徐國(guó)娟