一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，包括：光伏組件；太陽(yáng)能最大功率跟蹤器，使該光伏組件始終工作效率最高；逆變器，將該太陽(yáng)能最大功率跟蹤器的直流輸出轉(zhuǎn)換為略高于市電幅值的工頻交流電壓；輸出緩沖器，用于平衡該逆變器輸出的工頻交流電壓與市電電壓間的差異，連接負(fù)載；市電模塊，將市電經(jīng)變壓器降壓接入該負(fù)載；幅值相位檢測(cè)器，連接該市電模塊以獲得市電的幅值與相位；太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元，將該幅值和相位信息進(jìn)行處理后輸出至幅值相位控制器；幅值相位控制器，生成用于控制該逆變器的控制信號(hào)，本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，可以有效改善對(duì)環(huán)境的污染。
【專利說(shuō)明】—種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，特別是涉及一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化節(jié)奏的加快，社會(huì)能源供應(yīng)的缺口正在不斷擴(kuò)大，而傳統(tǒng)能源的不可再生性以及高污染等問題不可忽視。分布式發(fā)電將是趨勢(shì)，歐洲已走在了前面，且已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。作為分布式發(fā)電的一種，太陽(yáng)能發(fā)電具備無(wú)污染、取之不盡用之不竭、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)、可就近供電、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，使得太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景，國(guó)家對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)更是大力扶持，技術(shù)的不斷進(jìn)步更是提供了有力保障。
[0003]在我國(guó)很多大城市用電甚為緊張，對(duì)于大城市中辦公樓的用戶每年電費(fèi)也是一筆不小的開銷，使用太陽(yáng)能發(fā)電自用并與市電互補(bǔ)可以節(jié)省一筆不小的花銷，假期可將多余電量輸送給電網(wǎng)。對(duì)于農(nóng)村的這些小負(fù)載用戶，將多余電能經(jīng)專用線路集中整治后，實(shí)時(shí)并網(wǎng)輸送電能。在注重經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為國(guó)家節(jié)能減排做貢獻(xiàn)
[0004]目前，已投入使用的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品中有以下幾種，第一種:通過(guò)蓄電池將電能儲(chǔ)存起來(lái)，自產(chǎn)自銷，若不能自給時(shí)再求助于電網(wǎng)；第二種:通過(guò)太陽(yáng)能裝置發(fā)電，然后將電能送往電網(wǎng)，自己并不消費(fèi)。第一種產(chǎn)品因?yàn)樾铍姵氐氖褂檬沟贸跗谕顿Y成本高、多層轉(zhuǎn)化降低了利用效率、后期維護(hù)費(fèi)用昂貴；第二種產(chǎn)品沒有考慮到用戶自用為主的經(jīng)濟(jì)效.、/■
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[0005]目前雖然也出現(xiàn)了太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)無(wú)需蓄電池組的方式，但是其仍存在如下缺點(diǎn):第一不能并網(wǎng)輸送，不適宜在農(nóng)村推廣；第二其太陽(yáng)能發(fā)電與市電動(dòng)態(tài)互補(bǔ)時(shí)，是根據(jù)發(fā)電量的多少給該設(shè)備切換相應(yīng)的負(fù)載，其余負(fù)載由市電供電，這樣的設(shè)計(jì)需要對(duì)用戶線路進(jìn)行改造，所需費(fèi)用昂貴，以及功率的不匹配會(huì)產(chǎn)生電能浪費(fèi)，而且不停切換負(fù)載會(huì)產(chǎn)生諧波影響整體電網(wǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之一目的在于提供一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)將直流電逆變并網(wǎng)，可以改善現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低用戶電費(fèi)支出，增加收入，且相對(duì)于傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，可以有效改善對(duì)環(huán)境的污染。
[0007]為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，至少包括:
[0008]光伏組件，用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，其輸出連接至太陽(yáng)能最大功率跟蹤器；
[0009]太陽(yáng)能最大功率跟蹤器，采用MPPT技術(shù)，使該光伏組件始終工作效率最高，其直流輸出連接至逆變器；
[0010]逆變器，將該太陽(yáng)能最大功率跟蹤器的直流輸出轉(zhuǎn)換為略高于市電幅值的工頻交流電壓；
[0011]輸出緩沖器，用于平衡該逆變器輸出的工頻交流電壓與市電電壓間的差異，經(jīng)該輸出緩沖器緩沖后的交流電壓提供給負(fù)載；
[0012]市電模塊，將市電經(jīng)變壓器降壓接入該負(fù)載；
[0013]幅值相位檢測(cè)器，連接該市電模塊以獲得市電的幅值與相位，并將該幅值和相位信息傳送至太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元；
[0014]太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元，將該幅值和相位信息進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)至幅值相位控制器；
[0015]幅值相位控制器，將該控制信號(hào)生成用于控制該逆變器輸出工頻交流電壓的控制信號(hào)。
[0016]進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括輸出功率檢測(cè)器，連接該輸出緩沖器的輸出與該太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元，以獲得該系統(tǒng)的輸出功率參數(shù)。
[0017]進(jìn)一步地，該逆變器包括DC/高頻AC電路、高頻變壓器、AC/DC電路、DC/工頻AC電路，DC/高頻AC電路用于將直流輸出轉(zhuǎn)換為低壓高頻交流電，該高頻變壓器將該低壓高頻交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的高壓高頻交流電，AC/DC電路用于將該高頻高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，該DC/工頻AC電路用于將該高壓直流電轉(zhuǎn)換為該工頻交流電壓。
[0018]進(jìn)一步地，該逆變器將直流輸出轉(zhuǎn)換為幅值略高于市電幅值且在安全可控范圍內(nèi)工頻交流電壓。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)對(duì)光伏組件采用MPPT技術(shù)，使得光伏組件始終工作效率最高，同時(shí)將太陽(yáng)能發(fā)電直接逆變?cè)俳?jīng)緩沖器與市電共同給負(fù)載供電，無(wú)須蓄電池存儲(chǔ)，節(jié)約了成本，同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)輸出緩沖器是平衡逆變器輸出電壓與市電電壓間的差異，使家庭配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，并利用控制器單元時(shí)刻監(jiān)控市電的幅值相位，據(jù)此調(diào)整逆變器輸出的幅值相位，使其相位相同，幅值幾乎相等，降低輸出緩沖器上的功率消耗。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例中逆變器的電路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
[0023]圖1為本發(fā)明一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，包括:光伏組件10、太陽(yáng)能最大功率跟蹤器20、逆變器30、輸出緩沖器40、幅值相位檢測(cè)器50、太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元60、幅值相位控制器70、輸出功率檢測(cè)器80以及負(fù)載90和市電100，如圖1所示。
[0024]光伏組件10用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，其輸出連接至太陽(yáng)能最大功率跟蹤器20，太陽(yáng)能最大功率跟蹤器20采用MPPT技術(shù)，使得光伏組件10始終工作效率最高，其直流DC輸出連接至逆變器30以將直流DC轉(zhuǎn)換為幅值略高于市電幅值(約220V)且在安全可控范圍內(nèi)(約+1?3%)的工頻交流AC電壓，該工頻交流AC電壓連接至輸出緩沖器40，輸出緩沖器40由一個(gè)大電容和一個(gè)小電阻組成，用于平衡逆變器30輸出的工頻交流AC電壓與市電電壓間的差異，使家庭配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，經(jīng)輸出緩沖器40緩沖后的交流AC電壓連接至負(fù)載90供用戶使用，市電100 —般是經(jīng)過(guò)變壓器降壓接入負(fù)載90，市電同時(shí)連接至幅值相位檢測(cè)器50以獲得市電的幅值與相位，該幅值和相位信息被傳送至太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元60，經(jīng)處理后輸出控制信號(hào)至幅值相位控制器70，幅值相位控制器70將該控制信號(hào)生成用于控制逆變器30輸出與市電同頻同相的幅值略高于市電幅值的工頻交流AC電壓的控制信號(hào)，輸出緩沖器40的緩沖輸出同時(shí)連接至輸出功率檢測(cè)器80以獲得不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)的輸出功率參數(shù)供用戶使用。
[0025]圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例中逆變器的電路示意圖。如圖2所示，逆變器30 —般包括DC/高頻AC電路301、高頻變壓器302、AC/DC電路303、DC/工頻AC電路304，DC/高頻AC電路301用于將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流DC轉(zhuǎn)換為低壓高頻AC如10Kz?1MHz，高頻變壓器302將低壓高頻AC轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的高壓高頻AC，AC/DC電路303用于將高頻高壓AC轉(zhuǎn)換為高壓直流DC，DC/工頻AC電路304用于將高壓直流DC轉(zhuǎn)換為工頻AC電壓。
[0026]可見，在圖1中太陽(yáng)能光伏組件經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能最大功率跟蹤器能夠工作在最大功率附近，提高能源利用效率。然后直流電經(jīng)過(guò)逆變器(逆變器工作原理如圖2所示)轉(zhuǎn)化為略高于220V且在安全可控范圍內(nèi)的工業(yè)用電，然后經(jīng)過(guò)輸出緩沖器與市電同時(shí)給負(fù)載供電，而自發(fā)電的電壓略高于市電，由此保證了太陽(yáng)發(fā)出的電的優(yōu)先使用，以及在電量有剩余時(shí)將多余電量送至電網(wǎng)。幅值相位檢測(cè)器將檢測(cè)到的市電的幅值與相位傳送至太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元，然后太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元將命令傳送給幅值相位控制器，幅值相位控制器根據(jù)指令會(huì)調(diào)整逆變器輸出電能的電壓與相位。輸出功率檢測(cè)器負(fù)責(zé)檢測(cè)逆變器的輸出功率，相當(dāng)于電表，可以計(jì)算出發(fā)電量以供用戶與電力公司共同參考。
[0027]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本發(fā)明不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)對(duì)光伏組件采用MPPT技術(shù)，使得光伏組件始終工作效率最高。
[0029]本發(fā)明不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)直接逆變?cè)俳?jīng)緩沖器與市電共同給負(fù)載供電，無(wú)須蓄電池存儲(chǔ)。輸出緩沖器是由一個(gè)大電容和小電阻組成，用于平衡逆變器輸出電壓與市電電壓間的差異，使家庭配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。
[0030]本發(fā)明中的控制器單元時(shí)刻監(jiān)控市電的幅值相位，據(jù)此調(diào)整逆變器輸出的幅值相位，使其相位相同，幅值幾乎相等，降低輸出緩沖器上的功率消耗。
[0031]控制器單元還檢測(cè)輸出緩沖的輸出電壓和電流，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸出功率、內(nèi)部功率損耗、已發(fā)電度數(shù)、折合節(jié)省電價(jià)等數(shù)據(jù)。供用戶參考。
[0032]本發(fā)明可以改善現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性；降低用戶電費(fèi)支出，增加收入，且相對(duì)于傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，可以有效改善對(duì)環(huán)境的污染。
[0033]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，至少包括: 光伏組件，用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，其輸出連接至太陽(yáng)能最大功率跟蹤器； 太陽(yáng)能最大功率跟蹤器，采用MPPT技術(shù)，使該光伏組件始終工作效率最高，其直流輸出連接至逆變器； 逆變器，將該太陽(yáng)能最大功率跟蹤器的直流輸出轉(zhuǎn)換為略高于市電幅值的工頻交流電壓； 輸出緩沖器，用于平衡該逆變器輸出的工頻交流電壓與市電電壓間的差異，經(jīng)該輸出緩沖器緩沖后的交流電壓提供給負(fù)載； 市電模塊，將市電經(jīng)變壓器降壓接入該負(fù)載； 幅值相位檢測(cè)器，連接該市電模塊以獲得市電的幅值與相位，并將該幅值和相位信息傳送至太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元； 太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元，將該幅值和相位信息進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)至幅值相位控制器； 幅值相位控制器，將該控制信號(hào)生成用于控制該逆變器輸出工頻交流電壓的控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包括輸出功率檢測(cè)器，連接該輸出緩沖器的輸出與該太陽(yáng)能市電互補(bǔ)供電核心控制器單元，以獲得該系統(tǒng)的輸出功率參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，其特征在于:該逆變器包括DC/高頻AC電路、高頻變壓器、AC/DC電路、DC/工頻AC電路，DC/高頻AC電路用于將直流輸出轉(zhuǎn)換為低壓高頻交流電，該高頻變壓器將該低壓高頻交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的高壓高頻交流電，AC/DC電路用于將該高頻高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，該DC/工頻AC電路用于將該高壓直流電轉(zhuǎn)換為該工頻交流電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的一種不可調(diào)度式太陽(yáng)能發(fā)電與市電互補(bǔ)系統(tǒng)，其特征在于:該逆變器將直流輸出轉(zhuǎn)換為幅值略高于市電幅值且在安全可控范圍內(nèi)的工頻交流電壓。
【文檔編號(hào)】H02J3/40GK104362670SQ201410562757
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】沈永東, 胥飛, 張?jiān)? 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院