自動切換模塊及光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動切換模塊，用于并網(wǎng)和離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，分別與交流電網(wǎng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電設備、離網(wǎng)光伏發(fā)電設備和用戶負載連接成回路，及一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，包括如上述所述的自動切換模塊、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述自動切換模塊的交流電網(wǎng)端連接交流電網(wǎng)，所述并網(wǎng)發(fā)電端連接光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，所述離網(wǎng)發(fā)電端連接光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，所述用戶負載端連接用戶負載。本發(fā)明結構簡單，體積輕巧，易安裝，建設周期短，使用方便，維護簡單，提高了系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。
【專利說明】自動切換模塊及光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電應用領域，尤其是一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)及自動切換模塊。
【背景技術】
[0002]隨著人類工業(yè)的發(fā)展，在全球氣候變暖、人類生態(tài)環(huán)境惡化、常規(guī)能源資源短缺并造成環(huán)境污染的形勢下，化石能源的利用不斷給環(huán)境帶來各方面的壓力，太陽能光伏發(fā)電技術普遍得到各國政府的重視和支持。世界各國加快了對清潔新能源的開發(fā)利用，太陽能光伏發(fā)電沒有損害大氣和生態(tài)環(huán)境的污染物的排放，是與人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境相協(xié)調的清潔能源、綠色能源。推廣太陽能光伏發(fā)電應用，可以減少二氧化碳、二氧化硫以及顆粒物等污染物的排放量，對減輕大氣污染和保護生態(tài)環(huán)境發(fā)揮很大的作用。太陽能因具有如此多的優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。太陽能光伏發(fā)電也成為當今分布式新能源發(fā)電的熱點。
[0003]根據(jù)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是否與電網(wǎng)連接運行，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為--離網(wǎng)型、并網(wǎng)型、混合型。三種運行方式，有其各自的特點。
[0004]光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池陣列、并網(wǎng)逆變器及交流電網(wǎng)等組成。太陽能能量通過太陽能電池陣列轉換成直流電能，再通過并網(wǎng)逆變器將直流電能轉換為交流電能，其電流與交流電網(wǎng)電壓同頻率、同相位。并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)可工作于有交流電網(wǎng)的地區(qū)。但當交流電網(wǎng)發(fā)生故障，并網(wǎng)逆變器沒有工作電源，整個并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不能正常工作。
[0005]光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽能電池陣列、太陽能充電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)逆變器等組成，太陽能電池陣列將接收到的太陽能轉換成直流電能，然后輸出電能儲存在蓄電池組中，蓄電池組通過離網(wǎng)逆變器將能量變換為交流電供給交流負載。離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)可用于無電地區(qū)的使用。但當蓄電池組已被充滿，而用戶負載沒有用電，此時太陽能電池陣列因為沒有輸出負載，將不能發(fā)電`，多產(chǎn)生的電能未被充分利用。
[0006]混合型發(fā)電系統(tǒng)，綜合并網(wǎng)型和離網(wǎng)型的優(yōu)勢，大大提高太陽能的利用率，但也存在一些問題，比如交流電網(wǎng)停電后，光伏發(fā)電系統(tǒng)反送電給交流電網(wǎng)，容易危及交流電網(wǎng)側檢修工作人員的人身安全；還有一些光伏并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)從并網(wǎng)運行狀態(tài)或孤島運行狀態(tài)的切換運行操作不當，造成負載供電的間斷，大大降低了供電可靠性，造成了更大的經(jīng)濟損失，同時由于操作不當造成光伏組件、用戶負載過電壓或溫度過高，從而影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命，甚至損害光伏組件，造成了更大的浪費和經(jīng)濟損失。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明為了解決上述存在的問題，提供一種安全可靠的自動切換模塊，及一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，可避免因人為誤操作使光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)和故障交流電網(wǎng)之間出現(xiàn)反送電的情況，同時可避免負載供電間斷，還有利于光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，克服了現(xiàn)有技術的不足。[0008]本發(fā)明采用如下技術方案:一種自動切換模塊，用于并網(wǎng)和離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，分別與交流電網(wǎng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電設備、離網(wǎng)光伏發(fā)電設備和用戶負載連接成回路，包括第一接觸器KM1、第二接觸器KM2、中間繼電器KA1、雙電源切換開關和四個接線端；所述四個接線端分別為交流電網(wǎng)端、并網(wǎng)發(fā)電端、離網(wǎng)發(fā)電端和用戶負載端；所述雙電源切換開關包括市電端、備用端和公共端，所述公共端分別連接用戶負載端和并網(wǎng)發(fā)電端的A、B、C線；所述中間繼電器KAl的線圈兩端分別連接交流電網(wǎng)端的2個不同相線，所述中間繼電器KAl的三個常開主觸點的一端分別連接于交流電網(wǎng)端的A、B、C線，三個常開主觸點的另一端連接雙電源切換開關的市電端的A、B、C線；所述第一接觸器KMl的線圈與中間繼電器KAl的常開輔助觸點串聯(lián)成一路，其兩端分別連接交流電網(wǎng)端的2個不同相線；所述第一接觸器KMl的常閉輔助觸點與第二接觸器KM2的線圈串聯(lián)成一路，其兩端分別連接離網(wǎng)發(fā)電端的2個不同相線；所述第二接觸器KM2的三個常開主觸點的一端分別連接于離網(wǎng)發(fā)電端的A、B、C線，三個常開主觸點的另一端連接用雙電源切換開關的備用端的A、B、C線；所述四個接線端的中性線相連。
[0009]優(yōu)選的，還包括第三接觸器KM3和過壓繼電器J，所述第三接觸器KM3的線圈和過壓繼電器J的輔助常閉觸點串聯(lián)成一路，其兩端分別連接用雙電源切換開關的公共端的2個不同相線；所述雙電源切換開關的公共端和并網(wǎng)發(fā)電端通過第三接觸器KM3的三個常開主觸點進行連接，所述第三接觸器KM3的三個常開主觸點的一端分別連接并網(wǎng)發(fā)電端的A、B、C線，另一端連接用公共端的A、B、C線。第三接觸器KM3接觸器用于接通光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。當用戶負載較小時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量較大，可能出現(xiàn)電壓過高的情況，過壓繼電器J可防止用戶負載端電壓過高，保護用戶負載。
[0010]—種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，包括如上述的自動切換模塊、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述自動切換模塊的交流電網(wǎng)端連接交流電網(wǎng)，所述并網(wǎng)發(fā)電端連接光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，所述離網(wǎng)發(fā)電端連接光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，所述用戶負載端連接用戶負載。
[0011]優(yōu)選的，所述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的并網(wǎng)光伏陣列、并網(wǎng)直流匯流柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜和電能表，所述電能表的輸出端連接自動切換模塊的并網(wǎng)發(fā)電端。
[0012]進一步的，所述交流配電柜包括依次連接的交流微斷器、交流避雷器和電能表；所述并網(wǎng)直流匯流柜包括依次連接的熔斷器、直流微斷器和直流避雷器。
[0013]優(yōu)選的，所述光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的離網(wǎng)光伏陣列、離網(wǎng)直流匯流柜、太陽能充電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)逆變器和電能表，所述電能表的輸出端連接自動切換模塊的離網(wǎng)發(fā)電端。
[0014]進一步的，所述離網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)發(fā)電端之間依次連接有交流微斷器、交流避雷器和電能表；所述離網(wǎng)直流匯流柜包括依次連接的熔斷器、直流微斷器和直流避雷器。
[0015]更進一步的，太陽能充電控制器可連接直流負載，對其供電。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于，結構簡單，體積輕巧，易安裝，建設周期短，使用方便，維護簡單，提高了系統(tǒng)供電的可靠性和安全性，可以確保交流電網(wǎng)發(fā)生故障停電時，光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)不會向故障交流電網(wǎng)反送電，還可以確保光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)狀態(tài)下獨立給用戶負載供電，保證負載在該狀態(tài)下供電的可靠和連續(xù)性；可以確保負載的供電不受光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)的退出影響，保證負載在該狀態(tài)下供電的可靠和連續(xù)性，同時可以確保光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)各組件的安全退出；還可以確保負載的安全退出的同時，光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)各組件的安全退出。
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的自動切換模塊的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明的光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)結構示意圖；
附圖標記:1、自動切換模塊；11、雙電源切換開關；111、市電端；112、備用端；113、公共端；12、交流電網(wǎng)端；13、并網(wǎng)發(fā)電端；14、離網(wǎng)發(fā)電端；15、用戶負載端；2、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；21、并網(wǎng)光伏陣列；22、并網(wǎng)直流匯流柜；23、并網(wǎng)逆變器；24、交流配電柜；25、電能表；
3、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；31、離網(wǎng)光伏陣列；32、離網(wǎng)直流匯流柜；33、太陽能充電控制器；34、蓄電池組；35、離網(wǎng)逆變器；36、電能表；37、直流負載；4、交流電網(wǎng)；5、用戶負載。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0019]如圖1所示，一種自動切換模塊1，用于并網(wǎng)和離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，分別與交流電網(wǎng)、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和用戶負載連接成回路，包括第一接觸器KM1、第二接觸器KM2、中間繼電器KA1、雙電源切換開關11和四個接線端；四個接線端分別為交流電網(wǎng)端12、并網(wǎng)發(fā)電端13、離網(wǎng)發(fā)電端14和用戶負載端15 ;雙電源切換開關11包括市電端111、備用端112和公共端113，公共端113分別連接用戶負載端15和并網(wǎng)發(fā)電端13的A、B、C線；中間繼電器KAl的線圈兩端分別連接交流電網(wǎng)端12的2個不同相線，中間繼電器KAl的三個常開主觸點的一端分別連接于交流電網(wǎng)端12的A、B、C線，三個常開主觸點的另一端連接雙電源切換開關11的市電端111的A、B、C線；第一接觸器KMl的線圈與中間繼電器KAl的常開輔助觸點串聯(lián)成一路，其兩端分別連接交流電網(wǎng)端12的2個不同相線；所述第一接觸器KMl的常閉輔助觸點與第二接觸器KM2的線圈串聯(lián)成一路，其兩端分別連接離網(wǎng)發(fā)電端14的2個不同相線；第二接觸器KM2的三個常開主觸點的一端分別連接于離網(wǎng)發(fā)電端14的A、B、C線，三個常開主觸點的另一端連接用雙電源切換開關11的備用端112的A、B、C線；四個接線端的中性線相連。
[0020]第三接觸器KM3的線圈和過壓繼電器J的輔助常閉觸點串聯(lián)成一路，其兩端分別連接用雙電源切換開關11的公共端113的2個不同相線；雙電源切換開關的公共端113和并網(wǎng)發(fā)電端13通過第三接觸器KM3的三個常開主觸點進行連接，第三接觸器KM3的三個常開主觸點的一端分別連接并網(wǎng)發(fā)電端13的A、B、C線，另一端連接用公共端113的A、B、C線。第三接觸器KM3用于接通光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。當用戶負載較小時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量較大，可能出現(xiàn)電壓過高的情況，過壓繼電器J可防止用戶負載端電壓過高。在過壓繼電器J設定一個電壓值，當光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電壓高于設定值時，過壓繼電器J的輔助常閉觸點將打開，自動斷開第三接觸器KM3線圈的串聯(lián)回路，第三接觸器KM3的三個常開主觸點將失電打開才，從而斷開光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。當用電負載增大、電壓小于設定值時，過壓繼電器J的輔助常閉觸點將復位，接通第三接觸器KM3線圈的串聯(lián)回路，接通光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
[0021]如圖2所示，一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，包括如上所述的自動切換模塊1、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2和光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)3，自動切換模塊I的交流電網(wǎng)端12連接交流電網(wǎng)4，并網(wǎng)發(fā)電端13連接光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2的輸出端，離網(wǎng)發(fā)電端14連接光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)3的輸出端，用戶負載端15連接用戶負載5。
[0022]光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2包括依次連接的并網(wǎng)光伏陣列21、并網(wǎng)直流匯流柜22、并網(wǎng)逆變器23、交流配電柜24和電能表25，電能表25的輸出端連接自動切換模塊I的并網(wǎng)發(fā)電端13。交流配電柜24包括依次連接的交流微斷器、交流避雷器和電能表；并網(wǎng)直流匯流柜22包括依次連接的熔斷器、直流微斷器和直流避雷器。
[0023]光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)3包括依次連接的離網(wǎng)光伏陣列31、離網(wǎng)直流匯流柜32、太陽能充電控制器33、蓄電池組34、離網(wǎng)逆變器35和電能表36，電能表36的輸出端連接自動切換模塊I的離網(wǎng)發(fā)電端14。離網(wǎng)逆變器35和離網(wǎng)發(fā)電端14之間依次連接有交流微斷器、交流避雷器和電能表；離網(wǎng)直流匯流柜32包括依次連接的熔斷器、直流微斷器和直流避雷器。太陽能充電控制器33可連接直流負載37，對其供電。
[0024]本發(fā)明的工作原理如下:
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2和光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)3同時運行，且交流電網(wǎng)4運行正常時，中間繼電器KAl線圈得電，中間繼電器KAl的3個常開主觸點和I個常開輔助觸點吸合，使第一接觸器KMl和第二接觸器KM3的線圈得電，第一接觸器KMl的常閉輔助觸點釋放，斷開光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)3 ;同時第二接觸器KM3的3個常開主觸點吸合，連通光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2，通過電能表25輸出電能至雙電源切換開關市電側111，實現(xiàn)與交流電網(wǎng)4并網(wǎng)；
當交流電網(wǎng)4故障或停電時，中間繼電器KAl線圈斷電，中間繼電器KAl的3個常開主觸點和I個常開輔助觸點無法吸合，從而第一接觸器KMl線圈斷電，此時第一接觸器KMl的常閉輔助點無法釋放，第二接觸器KM2的線圈接通得電，使得第二接觸器KM2的三個常開主觸點吸合。連通光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)3，通過電能表36輸出電能至雙電源切換開關的備用側112，實現(xiàn)與用戶負載5連接，完成離網(wǎng)系統(tǒng)回路。同時第三接觸器KM3線圈得電，第三接觸器KM3的三個常開主觸點吸合，接通光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2。當用戶負載較小時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量較大，可能出現(xiàn)電壓過高的情況，過壓繼電器J可防止用戶負載端電壓過高。在過壓繼電器J設定一個電壓值，當光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電壓高于設定值時，過壓繼電器J的輔助常閉觸點將打開，自動斷開第三接觸器KM3線圈的串聯(lián)回路，第三接觸器KM3線圈失電，其三個常開主觸點釋放，從而斷開光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)2。當用電負載增大、電壓小于設定值時，過壓繼電器J的輔助常閉觸點將復位，接通第三接觸器KM3線圈的串聯(lián)回路，接通光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
[0025]盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內，在形式上和細節(jié)上對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種自動切換模塊，用于并網(wǎng)和離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，分別與交流電網(wǎng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電設備、離網(wǎng)光伏發(fā)電設備和用戶負載連接成回路，其特征在于，包括第一接觸器KM1、第二接觸器KM2、中間繼電器KA1、雙電源切換開關和四個接線端；所述四個接線端分別為交流電網(wǎng)端、并網(wǎng)發(fā)電端、離網(wǎng)發(fā)電端和用戶負載端；所述雙電源切換開關包括市電端、備用端和公共端，所述公共端分別連接用戶負載端和并網(wǎng)發(fā)電端的A、B、C線；所述中間繼電器KAl的線圈兩端分別連接交流電網(wǎng)端的2個不同相線，所述中間繼電器KAl的三個常開主觸點的一端分別連接于交流電網(wǎng)端的A、B、C線，三個常開主觸點的另一端連接雙電源切換開關的市電端的A、B、C線；所述第一接觸器KMl的線圈與中間繼電器KAl的常開輔助觸點串聯(lián)成一路，其兩端分別連接交流電網(wǎng)端的2個不同相線；所述第一接觸器KMl的常閉輔助觸點與第二接觸器KM2的線圈串聯(lián)成一路，其兩端分別連接離網(wǎng)發(fā)電端的2個不同相線；所述第二接觸器KM2的三個常開主觸點的一端分別連接于離網(wǎng)發(fā)電端的A、B、C線，三個常開主觸點的另一端連接用雙電源切換開關的備用端的A、B、C線；所述四個接線端的中性線相連。
2.如權利要求1所述的一種自動切換模塊，其特征在于，還包括第三接觸器KM3和過壓繼電器J，所述第三接觸器KM3的線圈和過壓繼電器J的輔助常閉觸點串聯(lián)成一路，其兩端分別連接用雙電源切換開關的公共端的2個不同相線；所述雙電源切換開關的公共端和并網(wǎng)發(fā)電端通過第三接觸器KM3的三個常開主觸點進行連接，所述第三接觸器KM3的三個常開主觸點的一端分別連接并網(wǎng)發(fā)電端的A、B、C線，另一端連接用公共端的A、B、C線。
3.一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括如權利要求1或2所述的自動切換模塊、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述自動切換模塊的交流電網(wǎng)端連接交流電網(wǎng)，所述并網(wǎng)發(fā)電端連接光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，所述離網(wǎng)發(fā)電端連接光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，所述用戶負載端連接用戶負載。
4.如權利要求3所述的一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的并網(wǎng)光伏陣列、并網(wǎng)直流匯流柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜和電能表，所述電能表的輸出端連接自動切換模塊的并網(wǎng)發(fā)電端。
5.如權利要求4所述的一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述交流配電柜包括依次連接的交流微斷器、交流避雷器和電能表；所述并網(wǎng)直流匯流柜包括依次連接的熔斷器、直流微斷器和直流避雷器。
6.如權利要求3所述的一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的離網(wǎng)光伏陣列、離網(wǎng)直流匯流柜、太陽能充電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)逆變器和電能表，所述電能表的輸出端連接自動切換模塊的離網(wǎng)發(fā)電端。
7.如權利要求6所述的一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述離網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)發(fā)電端之間依次連接有交流微斷器、交流避雷器和電能表；所述離網(wǎng)直流匯流柜包括依次連接的熔斷器、直流微斷器和直流避雷器。
8.如權利要求7所述的一種光伏并離網(wǎng)全自動發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能充電控制器連接直流負載。
【文檔編號】H02J3/00GK103683328SQ201310677448
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】李延泉, 郭志堯, 李小龍, 李俊洋 申請人:廈門市東港智能科技有限公司