智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)及其用電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光伏逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開(kāi)了一種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)及其用電控制方法，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)包括逆變器、整流器、太陽(yáng)能控制器以及蓄電池，所述整流器輸入端交流電源連接，輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆變器輸出端與所述負(fù)載連接，所述太陽(yáng)能控制器輸入端與太陽(yáng)能電池板連接，輸出端與蓄電池以及逆變器連接；控制方法為通過(guò)用戶的需求在錯(cuò)峰用電模式、AC充電關(guān)模式以及通常模式之間轉(zhuǎn)換，在市電異常時(shí)還可保證用戶不斷電。本發(fā)明具有保證不斷電，電能高效率使用，減少用戶用電成本，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)及其用電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)及其用 電控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)大多數(shù)光伏離網(wǎng)逆變器沒(méi)有太多的智能的控制，都是當(dāng)成一種不間斷電源的方 式來(lái)做，沒(méi)有站在用戶的立場(chǎng)上來(lái)考慮用戶的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。并且很多國(guó)家在不同的時(shí) 間段，用電收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)也不同，用電高峰期電費(fèi)高，用戶承擔(dān)的成本增大。目前的光伏離網(wǎng) 逆變器只能作為保證電源的不間斷供電，但不能根據(jù)用戶需求切換不同的用電模式，減少 其用電成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其可在不同時(shí)間段根 據(jù)用戶需求以不同的模式運(yùn)行，保證不斷電，電能高效率使用，減少用戶用電成本，使用方 便。
[0004] 本發(fā)明還提供一種用電控制方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 一種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其包括逆變器、整流器、太陽(yáng)能控制器以及蓄電池，所 述整流器輸入端交流電源連接，輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆變器輸出端與 所述負(fù)載連接，所述太陽(yáng)能控制器輸入端與太陽(yáng)能電池板連接，輸出端與蓄電池以及逆變 器連接。
[0006] 對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述逆變器的輸出端連接一變壓器，所述變壓 器的一端連接靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的一端連接負(fù)載，另一端連接網(wǎng)絡(luò)智能切 換器。
[0007] 對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述太陽(yáng)能控制器的輸出端連接第一電流互感 器，第一電流互感器連接逆變器的輸入端。
[0008] 對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述蓄電池的輸出端連接直流軟起模塊，直流 軟起模塊的輸出端連接第二電流互感器，第二電流互感器連接所述逆變器的輸入端。
[0009] 對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述整流器的輸出端與所述逆變器的輸入端各 并聯(lián)一電容器。
[0010] 一種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的用電控制方法，其包括：錯(cuò)峰用電模式：采集太 陽(yáng)能控制器以及整流器輸出的電壓，當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出電壓高于整流器的輸出電壓 時(shí)，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制由太陽(yáng)能電池板和蓄電池一起給負(fù)載供電；同時(shí)采集蓄 電池的輸出電壓，當(dāng)采集到蓄電池出現(xiàn)低壓時(shí)，開(kāi)啟整流器，由太陽(yáng)能電池板和整流器一起 給負(fù)載供電；AC充電關(guān)模式：當(dāng)蓄電池低壓時(shí)，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制由太陽(yáng)能電 池板和整流器一起給負(fù)載供電，整流器不給電池充電；通常模式：由太陽(yáng)能電池板和整流 器一起給負(fù)載供電，同時(shí)一起給電池充電；市電異常模式：太陽(yáng)能電池板與蓄電池一起給 負(fù)載供電；市電和太陽(yáng)能都異常模式：蓄電池通過(guò)逆變器給負(fù)載供電。
[0011] 優(yōu)選地，所述錯(cuò)峰用電模式下，盡量不用電網(wǎng)的能量，即當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功 率大于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，多余的功率給蓄電池 充電，整流器處于備用狀態(tài)；當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池 板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，不夠的由蓄電池補(bǔ)充，整流器處于備用狀態(tài)。
[0012] 優(yōu)選地，所述AC充電關(guān)模式下，整流器不給蓄電池充電，即當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸 出功率大于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，多余的功率給蓄 電池充電，整流器處于備用狀態(tài)；當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能 電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，不夠的由整流器補(bǔ)充，通過(guò)第二電流互感器控制整流 器的輸出電流，整流器只補(bǔ)充不夠的能量，不給電池充電。
[0013] 優(yōu)選地，所述通常模式下，優(yōu)先保證蓄電池儲(chǔ)能，即當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率大 于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，多余的功率給蓄電池充電， 整流器處于備用狀態(tài)；當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板和 整流器一起給負(fù)載供電并給蓄電池充電。
[0014] 本發(fā)明所述的智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)及其用電控制方法，其有益效果為： 設(shè)計(jì)了一套智能的光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，在不同的用電時(shí)間段處于不同的運(yùn)行模式并 自動(dòng)切換，在高峰用電時(shí)段盡量不使用電網(wǎng)的能量，大大降低了用戶的用電成本；同時(shí)高效 地使用太陽(yáng)能電池板的能量，減少了能源的浪費(fèi)，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。在市電異常時(shí)， 可保證用戶不斷電，滿足了用戶的用電需求，保證生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的系統(tǒng)拓?fù)鋱D； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的電路原理框圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法的流程圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法中錯(cuò)峰用電模式、AC充電 關(guān)模式以及通常模式的電量流向示意圖之一； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法中錯(cuò)峰用電模式的電量 流向示意圖之二； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法中AC充電關(guān)模式的電量 流向示意圖之二； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法中通常模式的電量流向 不意圖之-； 圖8是本發(fā)明實(shí)施例智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法中市電和太陽(yáng)能都異常 模式的電量流向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一 步地詳細(xì)描述。
[0017] 實(shí)施例： 請(qǐng)參照?qǐng)D1、2,本發(fā)明所述的智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其包括逆變器、整流器、太陽(yáng)能 控制器MPPT以及蓄電池BAT，還包括靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)STS、變壓器TRANS以及網(wǎng)絡(luò)智能切換器 BYPASS (BYP)，其中，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)STS包括可切換使用的STS1和STS2。
[0018] 整流器輸入端與交流電源（電網(wǎng)）連接，整流器輸出端與逆變器的輸入端連接，整 流器的輸出端并聯(lián)電容器C1，逆變器的輸入端并聯(lián)一電容器C2,逆變器的輸出端連接變壓 器TRANS，變壓器TRANS的輸出端并聯(lián)一電容器C3后與靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)STS2連接，靜態(tài)轉(zhuǎn)換 開(kāi)關(guān)STS2與負(fù)載LOAD連接，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)STS1與網(wǎng)絡(luò)智能切換器BYP連接。
[0019] 太陽(yáng)能控制器MPPT輸入端與太陽(yáng)能電池板連接，太陽(yáng)能控制器MPPT輸出端連接 第一電流互感器CT1，第一電流互感器CT1輸出端連接逆變器的輸入端以及蓄電池。蓄電池 的輸出端連接直流軟起模塊的輸入端，直流軟起模塊的輸出端連接第二電流互感器CT2的 輸入端，第二電流互感器CT2的輸出端于逆變器的輸入端連接。因整流器、逆變器以及變壓 器的電學(xué)符號(hào)為公知，因此在圖中用電學(xué)符號(hào)表示。
[0020] 參照?qǐng)D3,使用上述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的用電控制方法為： 用戶可以在不同時(shí)間段設(shè)置為以下各個(gè)模式，根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)在各個(gè)模式之 間轉(zhuǎn)換。
[0021] 錯(cuò)峰用電模式：采集太陽(yáng)能控制器MPPT以及整流器輸出的電壓，當(dāng)太陽(yáng)能控制器 MPPT的輸出電壓高于整流器的輸出電壓時(shí)，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制由太陽(yáng)能電池板 PV和蓄電池BAT -起給負(fù)載LOAD供電；同時(shí)采集蓄電池BAT的輸出電壓，當(dāng)采集到蓄電池 BAT出現(xiàn)低壓時(shí)，開(kāi)啟整流器，由太陽(yáng)能電池板PV和整流器一起給負(fù)載LOAD供電。
[0022] AC充電關(guān)模式：當(dāng)蓄電池BAT低壓時(shí)，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制由太陽(yáng)能電 池板PV和整流器一起給負(fù)載LOAD供電，整流器不給蓄電池BAT充電。
[0023] 通常模式：由太陽(yáng)能電池板PV和整流器一起給負(fù)載LOAD供電，同時(shí)一起給蓄電池 BAT充電。
[0024] 市電異常模式：太陽(yáng)能電池板PV與蓄電池BAT -起給負(fù)載供電。
[0025] 市電和太陽(yáng)能都異常模式：蓄電池BAT通過(guò)逆變器給負(fù)載LOAD供電。
[0026] 具體是：在錯(cuò)峰用電模式下，達(dá)到盡量不用電網(wǎng)的能量的效果。參照?qǐng)D4,即當(dāng)太 陽(yáng)能控制器MPPT的輸出功率大于負(fù)載LOAD所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板PV優(yōu)先給逆變器供 電滿足負(fù)載LOAD，多余的功率給蓄電池BAT充電，整流器處于備用狀態(tài)。此時(shí)太陽(yáng)能電池板 PV功率=負(fù)載功率+蓄電池充電功率。參照?qǐng)D5,當(dāng)太陽(yáng)能控制器MPPT的輸出功率小于負(fù) 載LOAD所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板PV優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載LOAD，不夠的由蓄電池 BAT補(bǔ)充，整流器處于備用狀態(tài)。此時(shí)太陽(yáng)能電池板PV功率+蓄電池放電功率=負(fù)載功率。
[0027] 在AC充電關(guān)模式下，整流器不給蓄電池BAT充電。參照?qǐng)D4,即當(dāng)太陽(yáng)能控制器 MPPT的輸出功率大于負(fù)載LOAD所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板PV優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載 LOAD，多余的功率給蓄電池BAT充電，整流器處于備用狀態(tài)；此時(shí)太陽(yáng)能電池板PV功率=負(fù) 載功率+蓄電池充電功率。參照?qǐng)D6,當(dāng)太陽(yáng)能控制器MPPT的輸出功率小于負(fù)載LOAD所 需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板PV優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載LOAD，不夠的由整流器補(bǔ)充，通過(guò) 第二電流互感器CT2控制整流器的輸出電流，整流器只補(bǔ)充不夠的能量，不給蓄電池BAT充 電。此時(shí)太陽(yáng)能電池板PV功率+整流器輸出功率=負(fù)載功率 通常模式下，優(yōu)先保證蓄電池BAT儲(chǔ)能。參照?qǐng)D4,即當(dāng)太陽(yáng)能控制器MPPT的輸出功率 大于負(fù)載LOAD所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板PV優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載LOAD，多余的功率 給蓄電池BAT充電，整流器處于備用狀態(tài)；此時(shí)太陽(yáng)能電池板PV功率=負(fù)載功率+蓄電池 充電功率。參照?qǐng)D7,當(dāng)太陽(yáng)能控制器MPPT的輸出功率小于負(fù)載LOAD所需功率時(shí)，太陽(yáng)能 電池板PV和整流器一起給負(fù)載供電并給蓄電池BAT充電，此時(shí)太陽(yáng)能電池板PV功率+整 流器輸出功率=負(fù)載功率+蓄電池放電功率。
[0028] 市電異常模式：太陽(yáng)能電池板PV與蓄電池BAT -起給負(fù)載LOAD供電。參照?qǐng)D5， 即太陽(yáng)能的能量小于負(fù)載LOAD時(shí)，太陽(yáng)能電池板PV和蓄電池BAT -起給負(fù)載LOAD供電， 此時(shí)太陽(yáng)能電池板PV功率+蓄電池放電功率=負(fù)載功率。
[0029] 市電和太陽(yáng)能都異常模式：參照?qǐng)D8,蓄電池BAT通過(guò)逆變器給負(fù)載LOAD供電，此 時(shí)蓄電池放電功率=負(fù)載功率。
[0030] 通過(guò)以上方式，用戶在不同時(shí)間段設(shè)置不同的模式，即可減少用電成本，提高用電 效率。
[0031] 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)處于光伏UPS模式時(shí)，用電控制方法同上，即包括錯(cuò)峰用電模式、AC充 電關(guān)模式、通常模式、市電異常模式以及市電和太陽(yáng)能都異常模式。
[0032] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于：包括逆變器、整流器、太陽(yáng)能控制器以 及蓄電池，所述整流器輸入端與交流電源連接，輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆 變器輸出端與所述負(fù)載連接，所述太陽(yáng)能控制器輸入端與太陽(yáng)能電池板連接，輸出端與蓄 電池以及逆變器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于：所述逆變器的輸出端 連接一變壓器，所述變壓器的一端連接靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的一端連接負(fù)載， 另一端連接網(wǎng)絡(luò)智能切換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于：所述太陽(yáng)能控制器的 輸出端連接第一電流互感器，第一電流互感器連接逆變器的輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄電池的輸出端 連接直流軟起模塊，直流軟起模塊的輸出端連接第二電流互感器，第二電流互感器連接所 述逆變器的輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其特征在于：所述整流器的輸出端 與所述逆變器的輸入端各并聯(lián)一電容器。
6. -種智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的用電控制方法，其特征在于： 錯(cuò)峰用電模式：采集太陽(yáng)能控制器以及整流器輸出的電壓，當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出電 壓高于整流器的輸出電壓時(shí)，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制由太陽(yáng)能電池板和蓄電池一起 給負(fù)載供電；同時(shí)采集蓄電池的輸出電壓，當(dāng)采集到蓄電池出現(xiàn)低壓時(shí)，開(kāi)啟整流器，由太 陽(yáng)能電池板和整流器一起給負(fù)載供電； AC充電關(guān)模式：當(dāng)蓄電池低壓時(shí)，智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制由太陽(yáng)能電池板和 整流器一起給負(fù)載供電，整流器不給電池充電； 通常模式：由太陽(yáng)能電池板和整流器一起給負(fù)載供電，同時(shí)一起給電池充電； 市電異常模式：太陽(yáng)能電池板與蓄電池一起給負(fù)載供電； 市電和太陽(yáng)能都異常模式：蓄電池通過(guò)逆變器給負(fù)載供電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法，其特征在于：所述錯(cuò) 峰用電模式下，盡量不用電網(wǎng)的能量，即當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率大于負(fù)載所需功率時(shí)， 太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，多余的功率給蓄電池充電，整流器處于備用狀 態(tài)；當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿 足負(fù)載，不夠的由蓄電池補(bǔ)充，整流器處于備用狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法，其特征在于：所述AC 充電關(guān)模式下，整流器不給蓄電池充電，即當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率大于負(fù)載所需功率 時(shí)，太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，多余的功率給蓄電池充電，整流器處于備用 狀態(tài)；當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板優(yōu)先給逆變器供電 滿足負(fù)載，不夠的由整流器補(bǔ)充，通過(guò)第二電流互感器控制整流器的輸出電流，整流器只補(bǔ) 充不夠的能量，不給電池充電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述智能光伏離網(wǎng)逆變器系統(tǒng)用電控制方法，其特征在于：所述通 常模式下，優(yōu)先保證蓄電池儲(chǔ)能，即當(dāng)太陽(yáng)能控制器的輸出功率大于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng) 能電池板優(yōu)先給逆變器供電滿足負(fù)載，多余的功率給蓄電池充電，整流器處于備用狀態(tài)；當(dāng) 太陽(yáng)能控制器的輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，太陽(yáng)能電池板和整流器一起給負(fù)載供電并 給蓄電池充電。
【文檔編號(hào)】H02J7/35GK104113133SQ201410308017
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】賈芳, 宋清華 申請(qǐng)人:廣東易事特電源股份有限公司