專利名稱：一種家用混合供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家用混合供電系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)供電的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，能源匱乏對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響日益突出，基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)得到了許多國家的重視，光伏逆變器作為可再生能源的生力軍，國內(nèi)外均給予一定的補(bǔ)貼來鼓勵(lì)光伏并網(wǎng)逆變器的安裝，但光伏發(fā)電具有不穩(wěn)定性，不連續(xù)性等固有缺陷，大規(guī)模的光伏并網(wǎng)甚至逐漸威脅到了公共電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，目前許多國家一方面出臺(tái)法規(guī)，限制光伏并網(wǎng)逆變器的接入，另一方面逐步下調(diào)上網(wǎng)補(bǔ)貼，降低并網(wǎng)逆變器的收益，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，供電系統(tǒng)的需求越來越大，因此，提供一種節(jié)能環(huán)保、安全高效的供電系統(tǒng)是目前亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:
針對(duì)背景技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種家用混合供電系統(tǒng)，將太陽能或風(fēng)力發(fā)電輸出的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，一方面直接供給直流負(fù)載應(yīng)用并儲(chǔ)存在蓄電池中備用，另一方面將多余的能量回饋給電網(wǎng)，為電網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)或靜態(tài)支撐及無功補(bǔ)償，減緩電網(wǎng)功率的突變及對(duì)電網(wǎng)的沖擊；同時(shí)增加自動(dòng)切換裝置，使得不同的用電環(huán)境設(shè)置不同的供電模式，優(yōu)化能源供給方式，為關(guān)鍵直流負(fù)載和交流負(fù)載提供不間斷供電。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種家用混合供電系統(tǒng)，其特征在于:包括DC/DC變換器、雙向AC/DC變換器、一級(jí)直流母線、二級(jí)直流母線、交流母線、自動(dòng)切換裝置、蓄電池組，其中DC/DC變換器包括單向DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器；其中單向DC/DC變換器與外部光伏發(fā)電裝置連接，雙向AC/DC變換器與電網(wǎng)連接；
所述自動(dòng)切換裝置用于控制各模塊之間的能量流向，
(1)當(dāng)電網(wǎng)正常，光伏發(fā)電裝置的輸出能量充足時(shí)，自動(dòng)切換裝置設(shè)置為光伏發(fā)電裝置優(yōu)先并網(wǎng)模式或優(yōu)先為蓄電池組充電模式，其中當(dāng)設(shè)置為優(yōu)先并網(wǎng)模式時(shí)，光伏發(fā)電裝置輸出的電能經(jīng)過單向DC/DC變換器變換后流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向AC/DC變換器變換后回饋給電網(wǎng)，通過電網(wǎng)為交流母線供電；當(dāng)設(shè)置為優(yōu)先為蓄電池組充電模式時(shí)，光伏發(fā)電裝置輸出的電能經(jīng)過單向DC/DC變換器變換后流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向DC/DC變換器變換后流入二級(jí)直流母線，為蓄電池組充電，同時(shí)給直流負(fù)載供電；
(2)當(dāng)光伏發(fā)電裝置輸出的能量不足，蓄電池組欠壓時(shí)，自動(dòng)切換裝置設(shè)置為電網(wǎng)充電模式，由電網(wǎng)維持交流母線的供電，同時(shí)電網(wǎng)能量經(jīng)過雙向AC/DC變換器變換為一級(jí)直流母線能量，然后經(jīng)過雙向DC/DC變換器變換為二級(jí)直流母線能量，給蓄電池組充電；
(3)當(dāng)電網(wǎng)異常時(shí)，自動(dòng)切換裝置設(shè)置為離網(wǎng)模式，自動(dòng)切斷家用混合供電系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接，同時(shí)斷開可間斷供電負(fù)載的供電， 當(dāng)光伏發(fā)電裝置的輸出能量大于負(fù)載所需能量時(shí)，由光伏發(fā)電裝置維持直流負(fù)載和不間斷供電負(fù)載的供電，光伏發(fā)電裝置的輸出經(jīng)過單向DC/DC變換器變換后流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向AC/DC變換器變換后維持不間斷供電負(fù)載的供電，一級(jí)直流母線的能量經(jīng)過雙向DC/DC變換器變換后流入二級(jí)直流母線，為蓄電池組充電，同時(shí)給直流負(fù)載供電；當(dāng)光伏發(fā)電裝置的輸出能量小于負(fù)載所需能量時(shí)，由光伏發(fā)電裝置和蓄電池組一起給直流負(fù)載和不間斷供電負(fù)載供電，蓄電池組直接提供二級(jí)直流母線的能量，為直流負(fù)載供電，一級(jí)直流母線與二級(jí)直流母線之間通過雙向DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)能量的雙向轉(zhuǎn)換，一級(jí)直流母線能量通過雙向AC/DC變換器變換后為不間斷供電負(fù)載供電；
(4)電網(wǎng)恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)切換裝置自動(dòng)切換家用混合供電系統(tǒng)從離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)為并網(wǎng)模式工作。所述自動(dòng)切換裝置包括傳感器模塊、DSP或單片機(jī)控制模塊，其中傳感器模塊檢測(cè)到電流電壓信號(hào)傳輸給DSP或單片機(jī)模塊，DSP或單片機(jī)模塊對(duì)檢測(cè)信號(hào)判斷處理后輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)供電模式的自動(dòng)切換。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(I)通過增加雙向DC/DC電路及二級(jí)直流母線，可將太陽能發(fā)電裝置的電能轉(zhuǎn)換后直接用于直流負(fù)載中，還可將電能存儲(chǔ)到蓄電池中，可實(shí)現(xiàn)直流負(fù)載及不間斷供電負(fù)載在離網(wǎng)狀態(tài)下使用。(2)增加了自動(dòng)切換裝置，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的能源供給方式，用戶可以在用電低谷時(shí)段給電池充電，用電高峰時(shí)段使用電池供給負(fù)載，大幅度降低用電成本；同時(shí)用電高峰時(shí)將電能饋電給電網(wǎng)，為電網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)或靜態(tài)支撐及無功補(bǔ)償，減緩電網(wǎng)功率的突變及對(duì)電網(wǎng)的沖擊；實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的損耗最小化及客戶收益最大化。(3)雙向AC/DC變換器一方面實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電并網(wǎng)功能，另一方面可通過電網(wǎng)為蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)直流負(fù)載和交流負(fù)載的不間斷供電。
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明提供一種家用混合供電系統(tǒng)，如圖1所示，包括DC/DC變換器、AC/DC變換器、一級(jí)直流母線、二級(jí)直流母線、交流母線、自動(dòng)切換裝置，所述DC/DC變換器包含第一單向DC/DCl變換器和雙向DC/DC2變換器，自動(dòng)切換裝置與一級(jí)直流母線、第一單向DC/DC1變換器、雙向AC/DC1變換器、不間斷供電負(fù)載連接；雙向DC/DC2變換器連接在一級(jí)直流母線與二級(jí)直流母線之間；雙向AC/DC1變換器通過電網(wǎng)與交流母線連接，交流母線分為兩路，分別與不間斷供電負(fù)載和可間斷供電負(fù)載連接。第一單向DC/DC1變換器用于將太陽能轉(zhuǎn)換為一級(jí)直流母線電壓，雙向DC/DC2變換器用于實(shí)現(xiàn)一級(jí)直流母線與二級(jí)直流母線的雙向能量轉(zhuǎn)換，雙向AC/DC1變換器用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和一級(jí)直流母線的雙向能量轉(zhuǎn)換以及為不間斷供電負(fù)載供電，自動(dòng)切換裝置可根據(jù)用電情況自動(dòng)切換供電模式，二級(jí)直流母線與蓄電池組及直流負(fù)載如顯示器，服務(wù)器，LED等設(shè)備相連接，用于為直流負(fù)載供電以及為蓄電池組充電，；交流母線分為兩路，分別與不間斷供電負(fù)載和可間斷供電負(fù)載連接，其中不間斷供電負(fù)載包括電腦、監(jiān)控器、醫(yī)療設(shè)備、報(bào)警設(shè)備等，可間斷供電負(fù)載包括家用空調(diào)、水泵、電視等家用電器設(shè)備。本發(fā)明系統(tǒng)工作過程如下:
a、當(dāng)電網(wǎng)正常，太陽能或者風(fēng)能供給充足時(shí)，家用混合供電系統(tǒng)工作在并網(wǎng)模式下，太陽能經(jīng)過第一單向DC/DC1變換器流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向DC/DC2變換器流入二級(jí)直流母線供電，實(shí)現(xiàn)直流負(fù)載的供電，同時(shí)給蓄電池組充電；多余的太陽能經(jīng)過雙向AC/DCl變換器反饋給電網(wǎng)，交流母線由電網(wǎng)供電。用戶可設(shè)置自動(dòng)切換裝置改變能量流向，設(shè)置為太陽能優(yōu)先并網(wǎng)模式，光伏發(fā)電裝置的輸出電壓通過第一單向DC/DC1變換器、一級(jí)直流母線、雙向AC/DC1變換器變換后回饋給電網(wǎng)，為交流母線供電；設(shè)置為太陽能優(yōu)先給蓄電池組充電模式，光伏發(fā)電裝置的輸出電壓通過第一單向DC/DC1變換器、一級(jí)直流母線、雙向DC/DC2變換器變換后輸出到二級(jí)直流母線，為蓄電池組充電，同時(shí)給直流負(fù)載如顯示器、服務(wù)器、LED等設(shè)備供電；設(shè)置為蓄電池組放電模式時(shí)，家用混合供電系統(tǒng)將自動(dòng)切換到蓄電池組放電模式，由蓄電池組給直流負(fù)載如顯示器、服務(wù)器、LED等設(shè)備供電；
當(dāng)太陽能或者風(fēng)能供給不足，造成蓄電池組欠壓時(shí)，家用混合供電系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入電網(wǎng)充電模式，由電網(wǎng)維持交流母線的供電，同時(shí)經(jīng)過雙向AC/DC1變換器和雙向DC/DC2變換器給蓄電池組充電，避免長期欠壓影響蓄電池組壽命。b、當(dāng)電網(wǎng)異常時(shí)，家用混合供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)為離網(wǎng)模式工作，自動(dòng)切斷與電網(wǎng)的連接，同時(shí)斷開可間斷供電負(fù)載的供電，雙向AC/DC1變換器從一級(jí)直流母線獲取能量，維持不間斷供電負(fù)載的供電。當(dāng)太陽能功率大于負(fù)載功率時(shí)，由太陽能維持直流負(fù)載和不間斷供電負(fù)載的供電，同時(shí)給蓄電池組充電。當(dāng)太陽能功率小于負(fù)載時(shí)，由太陽能和蓄電池組一起給直流負(fù)載和不間斷供電負(fù)載供電；電網(wǎng)恢復(fù)正常時(shí)，家用混合供電系統(tǒng)將自動(dòng)從離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)為并網(wǎng)模式工作。本發(fā)明家用混合供電系統(tǒng)，可用風(fēng)力發(fā)電通過單向AC/DC2變換器為一級(jí)直流母線供電，一級(jí)直流母線通過第二單向DC/DC3變換器為電動(dòng)汽車等設(shè)備充電，用戶可設(shè)置不同的供電模式。本發(fā)明自動(dòng)切換裝置的控制可選擇通過傳感器檢測(cè)到電壓電流等信號(hào)傳送給DSP或單片機(jī)，單片機(jī)判斷檢測(cè)信號(hào)處理后，發(fā)出控制指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換供電模式。
權(quán)利要求
1.一種家用混合供電系統(tǒng)，其特征在于:包括DC/DC變換器、雙向AC/DC變換器、一級(jí)直流母線、二級(jí)直流母線、交流母線、自動(dòng)切換裝置(I)、蓄電池組，其中DC/DC變換器包括單向DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器；其中單向DC/DC變換器與外部光伏發(fā)電裝置連接，雙向AC/DC變換器與電網(wǎng)連接； 所述自動(dòng)切換裝置(I)用于控制各模塊之間的能量流向， (1)當(dāng)電網(wǎng)正常，光伏發(fā)電裝置的輸出能量充足時(shí)，自動(dòng)切換裝置(I)設(shè)置為光伏發(fā)電裝置優(yōu)先并網(wǎng)模式或優(yōu)先為蓄電池組充電模式，其中當(dāng)設(shè)置為優(yōu)先并網(wǎng)模式時(shí)，光伏發(fā)電裝置輸出的電能經(jīng)過單向DC/DC變換器變換后流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向AC/DC變換器變換后回饋給電網(wǎng)，通過電網(wǎng)為交流母線供電；當(dāng)設(shè)置為優(yōu)先為蓄電池組充電模式時(shí)，光伏發(fā)電裝置輸出的電能經(jīng)過單向DC/DC變換器變換后流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向DC/DC變換器變換后流入二級(jí)直流母線，為蓄電池組充電，同時(shí)給直流負(fù)載供電； (2)當(dāng)光伏發(fā)電裝置輸出的能量不足，蓄電池組欠壓時(shí)，自動(dòng)切換裝置(I)設(shè)置為電網(wǎng)充電模式，由電網(wǎng)維持交流母線的供電，同時(shí)電網(wǎng)能量經(jīng)過雙向AC/DC變換器變換為一級(jí)直流母線能量，然后經(jīng)過雙向DC/DC變換器變換為二級(jí)直流母線能量，給蓄電池組充電； (3)當(dāng)電網(wǎng)異常時(shí)，自動(dòng)切換裝置(I)設(shè)置為離網(wǎng)模式，自動(dòng)切斷家用混合供電系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接，同時(shí)斷開可間斷供電負(fù)載的供電， 當(dāng)光伏發(fā)電裝置的輸出能量大于負(fù)載所需能量時(shí)，由光伏發(fā)電裝置維持直流負(fù)載和不間斷供電負(fù)載的供電，光伏發(fā)電裝置的輸出經(jīng)過單向DC/DC變換器變換后流入一級(jí)直流母線，然后經(jīng)過雙向AC/DC變換器變換后維持不間斷供電負(fù)載的供電，一級(jí)直流母線的能量經(jīng)過雙向DC/DC變換器變換后流入二級(jí)直流母線，為蓄電池組充電，同時(shí)給直流負(fù)載供電； 當(dāng)光伏發(fā)電裝置的輸出能量小于負(fù)載所需能量時(shí)，由光伏發(fā)電裝置和蓄電池組一起給直流負(fù)載和不間斷供電負(fù)載供電，蓄電池組直接提供二級(jí)直流母線的能量，為直流負(fù)載供電，一級(jí)直流母線與二級(jí)直流母線之間通過雙向DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)能量的雙向轉(zhuǎn)換，一級(jí)直流母線能量通過雙向AC/DC變換器變換后為不間斷供電負(fù)載供電； (4)電網(wǎng)恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)切換裝置(I)自動(dòng)切換家用混合供電系統(tǒng)從離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)為并網(wǎng)模式工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用混合供電系統(tǒng)，其特征在于:所述自動(dòng)切換裝置(I)包括傳感器模塊、DSP或單片機(jī)控制模塊，其中傳感器模塊檢測(cè)到電流電壓信號(hào)傳輸給DSP或單片機(jī)模塊，DSP或單片機(jī)模塊對(duì)檢測(cè)信號(hào)判斷處理后輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)供電模式的自動(dòng)切換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家用混合供電系統(tǒng)，包括DC/DC變換器、雙向AC/DC變換器、一級(jí)直流母線、二級(jí)直流母線、交流母線、自動(dòng)切換裝置(1)、蓄電池組，其中自動(dòng)切換裝置(1)可根據(jù)不同的用電環(huán)境設(shè)置不同的供電模式，控制各模塊之間的能量流向；交流母線分為兩路，分別連接不間斷供電負(fù)載和可間斷供電負(fù)載；蓄電池組與二級(jí)直流母線連接，本發(fā)明將太陽能或風(fēng)力發(fā)電輸出的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功能，為電網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)或靜態(tài)支撐及無功補(bǔ)償，減緩電網(wǎng)功率的突變及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)電能自發(fā)自用，優(yōu)化能源供給方式，是未來家用供電的主要模式，達(dá)到了24小時(shí)的清潔能源供應(yīng)以及電網(wǎng)損耗最小化、客戶收益最大化的效果。
文檔編號(hào)H02J4/00GK103178553SQ201310074368
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者袁宏亮 申請(qǐng)人:沃太能源南通有限公司