一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，與直流負(fù)載和交流負(fù)載連接，其包括光伏組件、輸入輸出電路、蓄電池組和交流控制模塊，所述光伏組件、輸入輸出電路、蓄電池組和交流控制模塊依次連接，所述輸入輸出電路連接直流負(fù)載，所述交流控制模塊連接交流負(fù)載和市電；采用光伏組件、輸入輸出電路、蓄電池組與交流控制模塊的技術(shù)形式，使太陽能最大程度的轉(zhuǎn)換電能存儲在蓄電池組內(nèi)，通過雙電源切換開關(guān)實現(xiàn)市電供電與蓄電池組供電之間的選擇切換，使光伏發(fā)電技術(shù)能應(yīng)用于我國大多數(shù)家庭，停電后能提供備用電源，方便用戶使用。
【專利說明】—種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太能利用領(lǐng)域，尤其涉及一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，光伏發(fā)電技術(shù)能逐漸成為主流發(fā)電技術(shù)之一，其包括并網(wǎng)應(yīng)用和離網(wǎng)應(yīng)用兩大類。
[0003]并網(wǎng)應(yīng)用，如大型并網(wǎng)光伏電站的小型化是其中一種發(fā)展方向，主要適用于單家獨戶的別墅型家庭，技術(shù)發(fā)展已非常成熟而有效。但對于住宅小區(qū)型的家庭，由于每戶可安裝光伏組件的面積有限，將大型并網(wǎng)電站技術(shù)直接微型化后移植過來缺乏經(jīng)濟(jì)效益。雖然并網(wǎng)微逆變方案技術(shù)可行，設(shè)計與安裝上也非常方便與輕松，還能很方便地實現(xiàn)二期擴(kuò)容等優(yōu)點。但是，以技術(shù)現(xiàn)狀和能源市場的發(fā)展情況而言，目前的并網(wǎng)微逆變方案也就少部分能源意識較為超前且經(jīng)濟(jì)條件較好的家庭在使用，并網(wǎng)微逆變方案在我國家庭內(nèi)大面積推廣目前仍然是不適宜或為時過早的。。
[0004]離網(wǎng)應(yīng)用，如太陽能庭院燈采用每天一次充放電循環(huán)模式，即白天利用太陽能對儲能電池充電，晚上利用儲能電池放電實現(xiàn)照明。由于這種離網(wǎng)系統(tǒng)的所有電能消耗均完全取自于儲能電池，每瓦的用電成本顯然要比并網(wǎng)系統(tǒng)要高得多。儲能電池、如閥控密封鉛酸蓄電池在目前擁有最高的市場應(yīng)用比例，和較有競爭力的每瓦時單價。但是，這種每天一次充放電循環(huán)模式下，每組儲能電池的平均使用壽命相對而言很短。在運行比較好的情況下、數(shù)百次的充放電循環(huán)導(dǎo)致每兩年左右(最長使用時間)就需要更換整組儲能電池，增加了用戶大量的后期經(jīng)濟(jì)投入和人力維護(hù)。
[0005]目前來說，對于有電地區(qū)、尤其是市電供電非常穩(wěn)定的城市家庭，光伏發(fā)電應(yīng)用中，離網(wǎng)模式對一般家庭而言沒有太大吸引力、同時缺乏經(jīng)濟(jì)效益的。而并網(wǎng)模式在市電停電時，基于電網(wǎng)維護(hù)人員生命安全的防孤島效應(yīng)而必須執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，自家安裝的光伏電站也將在市電停電的瞬間立即停止工作。由于小區(qū)樓層設(shè)計的限制，即使將房屋外可接收陽光的位置全部鋪滿光伏組件，現(xiàn)有的光伏組件及其安裝無法完全滿足家庭每天的正常用電需求。目前缺少一種滿足我國大多數(shù)家庭(特別是住宅小區(qū)型)使用，即使停電后也能正常發(fā)電的家用光伏發(fā)電裝置。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
實用新型內(nèi)容
[0007]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，使光伏發(fā)電技術(shù)能應(yīng)用于我國大多數(shù)家庭，停電后能提供備用電源。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0009]一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，與直流負(fù)載和交流負(fù)載連接，其包括:
[0010]用于接收太陽光中的光輻射能量并轉(zhuǎn)化為電能的光伏組件；
[0011]用于將所述電能傳輸給蓄電池組，以及將蓄電池組上的直流電傳輸給直流負(fù)載供電的輸入輸出電路；
[0012]用于存儲輸入輸出電路傳輸?shù)碾娔艿男铍姵亟M；
[0013]用于將用于選擇在市電供電和蓄電池組供電之間切換，選擇蓄電池組供電時將蓄電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后給交流負(fù)載供電的交流控制模塊；
[0014]所述光伏組件、輸入輸出電路、蓄電池組和交流控制模塊依次連接，所述輸入輸出電路連接直流負(fù)載，所述交流控制模塊連接交流負(fù)載和市電。
[0015]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，所述蓄電池組由6個閥控密封鉛酸蓄電池串聯(lián)--? 。
[0016]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，所述交流控制模塊包括:
[0017]離網(wǎng)正弦波逆變器，用于將蓄電池組的直流電轉(zhuǎn)換成220V交流電；
[0018]雙電源切換開關(guān)，用于實現(xiàn)市電供電與蓄電池組逆變?yōu)?20V交流電供電之間的選擇切換；
[0019]空開單元，用于將市電或所述220V交流電傳輸給交流負(fù)載供電；
[0020]所述離網(wǎng)正弦波逆變器、雙電源切換開關(guān)、空開單元依次連接的，所述離網(wǎng)正弦波逆變器連接蓄電池組，空開單元連接交流負(fù)載。
[0021]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，所述雙電源切換開關(guān)包括市電漏電斷路器、斷路器輔助觸點NC、逆變器漏電斷路器和導(dǎo)軌式交流接觸器；所述市電漏電斷路器通過斷路器輔助觸點NC連接導(dǎo)軌式交流接觸器，導(dǎo)軌式交流接觸器通過逆變器漏電斷路器連接離網(wǎng)正弦波逆變器。
[0022]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，所述雙電源切換開關(guān)中，所述市電漏電斷路器包括第一觸點和第二觸點，所述斷路器輔助觸點NC包括第三觸點和第四觸點，所述逆變器漏電斷路器包括第五觸點和第六觸點，所述導(dǎo)軌式交流接觸器包括第一線圈、第二線圈、第七觸點、第八觸點、第九觸點、第十觸點、第i^一觸點、第十二觸點、第十三觸點、光伏指示燈電路和市電指示燈電路；
[0023]所述第一觸點的一端連接市電的零線，第一觸點的另一端通過第七觸點連接空開單元的No端、第九觸點的一端和第十一觸點的一端，所述第二觸點的一端連接市電的火線，第二觸點的另一端通過第八觸點連接空開單元的Lo端，所述第一線圈的一端通過第三觸點連接第四觸點的一端、導(dǎo)軌式電能表的Lout端和第十二觸點的一端，第十三觸點與第三觸點并聯(lián)，所述第一線圈的另一端連接第十一觸點的另一端、第二線圈的一端、光伏指示燈電路和導(dǎo)軌式電能表的Nout端，所述第二線圈的另一端連接光伏指示燈電路、還通過第十觸點連接第四觸點的另一端，所述第九觸點的另一端連接市電指示燈電路，第十二觸點的另一端連接市電指示燈電路和空開單元的Lo端，所述導(dǎo)軌式電能表的Lin端通過第五觸點連接離網(wǎng)正弦波逆變器的Lb端，導(dǎo)軌式電能表的Nin端通過第六觸點連接離網(wǎng)正弦波逆變器的Nb端。
[0024]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，所述第一觸點和第二觸點均為常開觸點，第三觸點和第四觸點均為常閉輔助觸點，第五觸點和第六觸點均為常開觸點，第七觸點和第八觸點為第一線圈的主觸點常閉，第九觸點和第十觸點為第一線圈的輔觸點，第i^一觸點和第十二觸點為第二線圈的主觸點，第十三觸點為第二線圈的輔觸點。
[0025]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，所述光伏指示燈電路內(nèi)置能發(fā)出藍(lán)光的LED燈，所述市電指示燈電路內(nèi)置能發(fā)出紅光的LED燈。
[0026]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，其還包括用于為12V的直流負(fù)載供電的DC12V直流插座，所述DC12V直流插座連接所述輸入輸出電路。
[0027]所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置中，其還包括用于將蓄電池組輸出的電池電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓、實現(xiàn)多路USB輸出供電的DC/DC模塊；所述DC/DC模塊連接所述輸入輸出電路。
[0028]本實用新型提供的一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，采用光伏組件、輸入輸出電路、蓄電池組與交流控制模塊的技術(shù)形式，使太陽能最大程度的轉(zhuǎn)換電能存儲在蓄電池組內(nèi)，通過雙電源切換開關(guān)實現(xiàn)市電供電與蓄電池組供電之間的選擇切換，使光伏發(fā)電技術(shù)能應(yīng)用于我國大多數(shù)家庭，停電后能提供備用電源，方便用戶使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型中家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置的應(yīng)用實施例示意圖；
[0030]圖2為本實用新型中家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置的雙電源切換開關(guān)的應(yīng)用實施例示意圖；
[0031]圖3為本實用新型中家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置的雙電源切換開關(guān)的應(yīng)用實施例電路圖。

【具體實施方式】
[0032]本實用新型提供了一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0033]本實用新型提供了一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，本實用新型提供的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置包括依次連接光伏組件1、輸入輸出電路2、蓄電池組3和交流控制模塊4。光伏組件I接收太陽光中的光輻射能量并轉(zhuǎn)化為電能，通過輸入輸出電路2傳輸?shù)叫铍姵亟M3中存儲。輸入輸出電路2還與直流負(fù)載連接，用于將蓄電池組3上的直流電傳輸給直流負(fù)載供電；這種直連的直流供電方式相比于現(xiàn)有交流市電轉(zhuǎn)換為直流電后再進(jìn)行供電而言，減少了交、直流轉(zhuǎn)換，從而可以有更高的能量利用效率，并且節(jié)能環(huán)保。
[0034]本實施例中，所述光伏組件I的尺寸由實際安裝位置確定，型號可采用JW5535/110SP。以廣東省佛山市為例，該地區(qū)太陽輻射資源在全國基本居于平均水平。光伏組件I安裝在13樓住戶正南方向陽臺的玻璃護(hù)欄上時，光伏組件I (采用鋁框組件)的邊框尺寸為:寬669mm，高923mm，計算面積為0.618m2，裝機容量標(biāo)稱值為llOWp。這一安裝尺寸和成本對于我國家庭用戶而言，大部分家庭均能承受。具體實施時，光伏組件可采用BIPV (Building Integrated Photovoltaic)光伏建筑一體化組件,能直接更換陽臺原有的玻璃圍欄，有更佳的整體感和更協(xié)調(diào)的外觀。
[0035]交流控制模塊4與交流負(fù)載和市電連接，用于選擇在市電供電和蓄電池組供電之間切換，選擇蓄電池組供電時將蓄電池組3的直流電(+12V)轉(zhuǎn)換為220V交流電后才給交流負(fù)載(如家用電器)供電，使家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置滿足家庭的部分用電需求。即用戶能自行選擇是市電給部分電器尤其是照明供電、還是蓄電池組逆變?yōu)?20V交流電給家用電器供電。這樣在停電后也能保證繼續(xù)供電，確保部分家用電器的正常工作；該家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置穩(wěn)定性較高，能滿足家庭用電的需求。
[0036]請繼續(xù)參閱圖1，本實施例中，所述輸入輸出電路2可采用型號為CIS10-1.1_2L的太陽控制器。輸入輸出電路2連接的直流負(fù)載可以為12V的MR16燈(MultifacetedReflector, 一種由眾多制造商所制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格鹵素反射燈)。MR16燈在家庭中大多安裝于天花吊頂中，其燈具允許用戶在一定范圍內(nèi)調(diào)整光源的出射角度，對家庭總體的照明環(huán)境提供一種相當(dāng)理想的設(shè)計光源。所述MR16燈傳統(tǒng)采用12V/20W、或12V/35W的鹵鎢燈燈杯，其照明效果好、價格便宜，有一定的市場競爭力。
[0037]現(xiàn)有技術(shù)中MR16燈需要設(shè)置一 220V的驅(qū)動電源模塊才可接入市電。而本實施例中，通過輸入輸出電路2即可將蓄電池組3的直流電的輸出端與MR16燈的電源端直接連接。由于輸入輸出電路2能直接輸出直流電給MR16燈供電，無需220V的電源轉(zhuǎn)換驅(qū)動，不僅實現(xiàn)更高效率的能量利用，還可以省掉現(xiàn)有的220V的驅(qū)動電源模塊，節(jié)省成本。
[0038]具體實施時，用戶宜將鹵鎢燈的MR16燈替換為優(yōu)質(zhì)的MR16 LED燈以實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，同時，原有的連接線路無需任何修改。
[0039]所述輸入輸出電路2連接的直流負(fù)載還可以為無刷電機流水燈，其中的流水燈采用12V/3W的LED球泡燈，直流無刷電機水泵為12V/0.8W，其連接方式與MR16燈相同，此處不作贅述。
[0040]進(jìn)一步實施例中，所述輸入輸出電路2還可以連接DC12V直流插座，為其他12V的直流負(fù)載供電。
[0041]具體實施時，所述家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置還包括DC/DC模塊(型號為LM2596)，其與輸入輸出電路2連接，用于將蓄電池組輸出的電池電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，以實現(xiàn)多路USB輸出，為智能手機等采用USB方式供電的負(fù)載提供日常使用的電力。用戶通過USB數(shù)據(jù)線連接手機與DC/DC模塊時，DC/DC模塊將自動啟動(也可設(shè)計為通過手動按鍵啟動或觸摸啟動等)，DC/DC模塊的直流降壓功能把通用控制單元24輸出的12V轉(zhuǎn)為5V標(biāo)準(zhǔn)的USB輸出，給手機充電。當(dāng)手機充電完成后，或?qū)⑹謾C從USB數(shù)據(jù)線上被拔出時，DC/DC模塊自動進(jìn)入休眠狀態(tài)，即停止5V電壓轉(zhuǎn)換并停止供電輸出。DC/DC模塊以輸出5V/1A的為例，其具體工作原理為:
[0042]當(dāng)實測輸出電流小于10mA并保持約8S后，可判斷手機的電池已充滿，DC/DC模塊進(jìn)入休眠，停止5V電壓轉(zhuǎn)換工作并停止供電輸出，此時DC/DC模塊的待機電流小于50uA量級。其中，判斷輸出電流小于10mA和需要的保持時長與輸出電流的具體數(shù)值有關(guān)，具體電流值越小，判斷需要的時長越短。如USB數(shù)據(jù)線被拔出時，輸出電流為零，則檢測保持零電流2秒之內(nèi)即可進(jìn)入休眠狀態(tài)。為了便于用戶了解DC/DC模塊的工作狀態(tài)，還可以在DC/DC模塊上設(shè)置一指示燈。當(dāng)DC/DC模塊進(jìn)入工作狀態(tài)時，指示燈點亮；進(jìn)入休眠狀態(tài)時，指示燈熄滅。DC/DC模塊的多路USB輸出除可滿足手機充電外，其余的采用USB接口的電子產(chǎn)品均可使用。
[0043]在具體實施時，可將DC/DC模塊的USB輸出端口安裝在墻上插座中，用戶只要把手機原配的USB充電線插入該插座即可自動啟動DC/DC模塊進(jìn)行充電，其能實現(xiàn)與手機原配的市電充電器相同的功能。并且，本實施例在手機充滿電后或從USB充電線上拔出時，由于DC/DC模塊在數(shù)秒內(nèi)已可自動進(jìn)入休眠狀態(tài)，幾乎不再有任何的電量損耗。而現(xiàn)有手機使用市電充電后，若未能及時拔出充電器，充電器仍與市電連接會產(chǎn)生一定的電能損耗。根據(jù)實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，充電器在一年之內(nèi)24小時均不斷開與市電的連接，這一年內(nèi)額外多耗用的電能量是非常多的。因此，手機充滿電后，本實施例的DC/DC模塊自動休眠從而減少了電能損壞，用戶可以在任何時候拔出手機且不會造成電能浪費，解決了現(xiàn)有手機充滿電后未及時拔出產(chǎn)生的電能損耗的問題，節(jié)約了電能資源。
[0044]請繼續(xù)參閱圖1，本實施例中，所述蓄電池組3由6個2V 330Ah單體閥控密封鉛酸蓄電池串聯(lián)而成，其電壓/容量為12V/330Ah，最大荷電容量為3.96kWh。所述蓄電池組3中單體電池的類型選擇具有以下優(yōu)點:1、一般情況下所需的最大容量不會受到限制，蓄電池不需并聯(lián)；2、單個電池重量相對較輕，運送安裝均方便；3、比常規(guī)12V蓄電池的設(shè)計壽命要長得多；本實用新型實施例中蓄電池組使用壽命將遠(yuǎn)長于現(xiàn)有設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)，合理使用時，從常規(guī)離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計的實際使用壽命2年左右提高至10年以上的設(shè)計使用壽命，在精細(xì)優(yōu)化的理性使用前提下其使用壽命可高達(dá)到15年的期望值。因此在實際使用時選取這種單體蓄電池，能讓蓄電池組3可以接近甚至盡可能地達(dá)到其設(shè)計壽命值，大大延長了家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置的使用時間。
[0045]請繼續(xù)參閱圖1，本實施例中，所述交流控制模塊4包括依次連接的離網(wǎng)正弦波逆變器41、雙電源切換開關(guān)42和空開單元43，所述離網(wǎng)正弦波逆變器41連接蓄電池組3，空開單元43連接交流負(fù)載。離網(wǎng)正弦波逆變器輸出功率為300W，帶緩啟動，DC12V輸入，能將蓄電池組3的直流電轉(zhuǎn)換成220V交流電給家用電器供電。所述雙電源切換開關(guān)42 (含漏電保護(hù))主要用于實現(xiàn)市電供電與蓄電池組逆變?yōu)?20V交流電供電之間的選擇切換。市電或蓄電池組逆變后的交流電通過空開單元43對交流負(fù)載供電。
[0046]本實施例中，所述空開單元43包括3個空開、即空開1、空開2、空開3，均為交流空開、即微型斷路器?？臻_I連接的交流負(fù)載可以為房間照明燈?？臻_2連接的交流負(fù)載可以為客廳照明燈?？臻_3連接的交流負(fù)載可以為一緊急供電插座。
[0047]具體實施時，所述雙電源切換開關(guān)42可采用帶保護(hù)的手動切換電路，其具體電路圖如圖2所示，所述雙電源切換開關(guān)42包括市電漏電斷路器421、斷路器輔助觸點NC 422、逆變器漏電斷路器423和導(dǎo)軌式交流接觸器424。所述市電漏電斷路器421通過斷路器輔助觸點NC 422連接導(dǎo)軌式交流接觸器424，導(dǎo)軌式交流接觸器424通過逆變器漏電斷路器423連接離網(wǎng)正弦波逆變器41。
[0048]其中，斷路器輔助觸點NC (表示常閉型)由于是附加固定安裝在市電漏電斷路器421上的，可與市電漏電斷路器421視作一個整體，參考的優(yōu)選型號為ABB S2-H02。對應(yīng)的市電漏電斷路器421優(yōu)選型號為GS261-C25/0.03。導(dǎo)軌式交流接觸器424適用型號為:NCH8-20/20。
[0049]為了便于了解逆變器輸出的電量，所述雙電源切換開關(guān)42還可以選擇導(dǎo)軌式電能表425、其連接在逆變器漏電斷路器423與導(dǎo)軌式交流接觸器424之間。所述導(dǎo)軌式電能表424采用標(biāo)準(zhǔn)的Din導(dǎo)軌安裝，在本實施例中主要用于測量離網(wǎng)正弦波逆變器41的輸出累計電能值，還可顯示交流輸出的有功功率、輸出電壓、輸出電流及功率因素等測量數(shù)據(jù)。導(dǎo)軌式電能表424可選型號為:ABB Cll 110-400。
[0050]當(dāng)市電漏電斷路器421接通時，市電將接入空開單元43為交流負(fù)載供電，此時斷路器輔助觸點NC 422處于斷開狀態(tài)，導(dǎo)軌式交流接觸器424的線圈不通電使其主觸點斷開，即使此時離網(wǎng)正弦波逆變器41已開啟，離網(wǎng)正弦波逆變器41輸出的電能也不會對交流負(fù)載供電。
[0051]當(dāng)用戶手動將市電漏電斷路器421關(guān)閉以切斷市電時，斷路器輔助觸點NC 422將閉合，若此時將離網(wǎng)正弦波逆變器41打開且逆變器漏電斷路器423處于閉合狀態(tài)，則導(dǎo)軌式交流接觸器424的線圈通電使其主觸點接通，離網(wǎng)正弦波逆變器41輸出的電能給交流負(fù)載供電，同時導(dǎo)軌式電能表425記錄離網(wǎng)正弦波逆變器41的輸出累計電能值。
[0052]該雙電源切換開關(guān)42由于采用微型斷路器和附件，及導(dǎo)軌式接觸器連接組成，其實際體積很小且結(jié)構(gòu)簡單，可以非常方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)的家庭配電箱內(nèi)。并且，若用戶平時使用市電供電，雙電源切換開關(guān)42不工作、不會產(chǎn)生任何額外的電能損耗。即使使用蓄電池組的逆變電能時，雙電源切換開關(guān)42實際運行時耗用的有功功率實測在IW以內(nèi)，只需極少的控制能量。該雙電源切換開關(guān)42的實際操作流程包括:
[0053]啟用離網(wǎng)正弦波逆變器41。先關(guān)閉市電、即關(guān)閉市電漏電斷路器421;接著啟動離網(wǎng)正弦波逆變器41。此時由逆變后的220V交流電供電。
[0054]啟用市電。先關(guān)閉離網(wǎng)正弦波逆變器41;接著接通市電漏電斷路器421。此時由市電供電。
[0055]雙電源切換開關(guān)操作簡單，適用于一般家庭用戶使用。同時，該雙電源切換開關(guān)具有一定的保護(hù)功能，其原因在于:若市電處于接通狀態(tài)，即使用戶啟動離網(wǎng)正弦波逆變器41并且將逆變器漏電斷路器423閉合。由于斷路器輔助觸點NC處于斷開狀態(tài)，只有市電漏電斷路器421的主觸點超過了徹底分?jǐn)嗟奈恢弥蟆嗦菲鬏o助觸點NC才有接通的可能，因此導(dǎo)軌式交流接觸器424不工作，離網(wǎng)正弦波逆變器41的輸出不會傳輸?shù)浇涣髫?fù)載。
[0056]若重新啟用市電時，未按所述操作流程先關(guān)閉離網(wǎng)正弦波逆變器41而直接將市電漏電斷路器421合上，斷路器輔助觸點NC在市電漏電斷路器421人手操作行程約40%(就是說還不到動作行程的50%，此時市電漏電斷路器421未接通)時，斷路器輔助觸點NC已處于斷開狀態(tài)，交流接觸器線圈立即斷電同時其主觸點將迅速斷開。因此，一般而言，市電漏電斷路器421的主觸點在用戶真正接通市電之前已自動完成切斷離網(wǎng)正弦波逆變器41電力輸出的動作。
[0057]請同時參閱圖3，圖3中示出所述雙電源切換開關(guān)的較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)，該切換開關(guān)同樣可以方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)Din導(dǎo)軌家庭配電箱內(nèi)，電路結(jié)構(gòu)性能更完善，定位更準(zhǔn)確，適于用于對切換速度有更高要求的用戶群體。所述市電漏電斷路器421包括第一觸點NI和第二觸點N2、均為常開觸點。所述斷路器輔助觸點NC 422包括第三觸點N3和第四觸點N4、均為常閉輔助觸點。所述逆變器漏電斷路器423包括第五觸點N5和第六觸點N6、均為常開觸點。所述導(dǎo)軌式交流接觸器424包括第一線圈KM1、第二線圈KM2、第七觸點N7、第八觸點N8、第九觸點N9、第十觸點N10、第i^一觸點NI 1、第十二觸點N12、第十三觸點N13、光伏指示燈電路4241和市電指示燈電路4242。其中，第七觸點N7和第八觸點N8為第一線圈KMl的主觸點(常閉)。第九觸點N9和第十觸點NlO為第一線圈KMl的輔觸點(常開)。第i^一觸點Nll和第十二觸點N12為第二線圈KM2的主觸點(常開)，第十三觸點N13為第二線圈KM2的輔觸點(常開)。
[0058]所述第一觸點NI的一端連接市電的零線N,第一觸點NI的另一端通過第七觸點N7連接空開單元的No端、第九觸點N9的一端和第i^一觸點Nll的一端，所述第二觸點N2的一端連接市電的火線L，第二觸點N2的另一端通過第八觸點NS連接空開單元的Lo端，所述第一線圈KMl的一端通過第三觸點N3連接第四觸點N4的一端、導(dǎo)軌式電能表的Lout端和第十二觸點N12的一端，第十三觸點N13與第三觸點N3并聯(lián)，所述第一線圈KMl的另一端連接第十一觸點Nll的另一端、第二線圈KM2的一端、光伏指示燈電路和導(dǎo)軌式電能表的Nout端，所述第二線圈KM2的另一端連接光伏指示燈電路、還通過第十觸點NlO連接第四觸點N4的另一端，所述第九觸點N9的另一端連接市電指示燈電路，第十二觸點N12的另一端連接市電指示燈電路和空開單元的Lo端,所述導(dǎo)軌式電能表的Lin端通過第五觸點N5連接離網(wǎng)正弦波逆變器的Lb端，導(dǎo)軌式電能表的Nin端通過第六觸點N6連接離網(wǎng)正弦波逆變器的Nb端。
[0059]其中，圖3中的虛線相連的觸點同時開閉。其中，第一觸點N1、第二觸點N2、第三觸點N3和第四觸點N4基本上同時動作，如第一觸點NI與第二觸點N2閉合時，第三觸點N3和第四觸點N4相隔很短的時間后打開。第七觸點N7與第八觸點NS同時開閉，第十一觸點Nll與第十二觸點N12同時開閉。光伏指示燈電路4241有電流流過時，即離網(wǎng)正弦波逆變器41供電時，光伏指示燈電路4241其內(nèi)置能發(fā)出藍(lán)光的LED燈被點亮。市電指示燈電路4242有電流流過時，即市電供電時，市電指示燈電路4242其內(nèi)置的能發(fā)出紅光的LED燈被點亮。這樣用戶即可根據(jù)LED燈發(fā)光的顏色了解當(dāng)前對交流負(fù)載供電的是市電還是蓄電池組。
[0060]圖3有相當(dāng)全面而完善的保護(hù)功能，而且只需增加兩個小元件即可很好地實現(xiàn)手動和全自動的切換功能:一個用于自動/手動選擇切換的開關(guān)，一個帶有2NC觸點的市電檢測繼電器(接在421和424之間，用于模擬人手操作421時對422輔助觸點的動作)。
[0061]按新增的兩個元件搭成的切換系統(tǒng)在實際運行測試時發(fā)現(xiàn)，若選擇自動運行狀態(tài)，在市電重新供電和斷開市電多次反復(fù)的自動切換過程中，連接在圖1緊急供電插座上的臺式電腦一直保持連續(xù)穩(wěn)定運行，沒有出現(xiàn)任何一絲可察覺的異樣。
[0062]關(guān)于能耗方面，圖3在市電接入并設(shè)置為手動運行狀態(tài)時，雙電源切換裝置的總耗電幾乎為0，主要為紅色指示燈電路，典型值為0.02W;圖3在市電接入并設(shè)置為自動運行狀態(tài)時，雙電源切換裝置總耗電基本上為市電檢測繼電器的線圈耗電，典型值小于0.51
[0063]本實用新型另一實施例中，所述雙電源切換開關(guān)還可以采用由兩路漏電斷路器組成的全手動操作方式，或商業(yè)化成品雙電源切換模塊，或雙刀雙擲手動切換開關(guān)等三種方案實現(xiàn)。
[0064]其中，兩路漏電斷路器組成的全手動操作方式適用于具有電氣專業(yè)的用戶群體；其在本實施例所列出的五種方案中體積最小，成本最低，且沒有增加額外損耗。但是該方案必須嚴(yán)格按流程操作，硬件上只需將兩路標(biāo)準(zhǔn)的漏電斷路器輸出端并聯(lián)即可實現(xiàn)。市電漏電斷路器與逆變器漏電斷路器只能接通一個，嚴(yán)禁將兩個斷路器均處于合上狀態(tài)，因此不推薦一般家庭選用。
[0065]所述商業(yè)化成品雙電源切換模塊也可適用于一般家庭用戶群體，可選的型號為2P220V雙電源自動切換開關(guān)，或單相家用迷你型ATS( (Automatic Transfer Switch))。使用時可將商業(yè)化成品雙電源切換模塊設(shè)置為手動狀態(tài)以節(jié)省平時的市電待機耗電，也可實現(xiàn)全自動的切換。該方案主要優(yōu)點在于價格低廉，有較為成熟技術(shù)且已市場化生產(chǎn)。但由于需要使用電機轉(zhuǎn)動兩個斷路器，切換速度較慢(以圖3所示的實施例為例，實際運行測試，即使是在手動模式下仍可實現(xiàn)人為切斷市電以及手動重新接通市電操作后，臺式電腦均能很好地保持連續(xù)正常的工作而沒有一絲的異常。而此商業(yè)化成品雙電源切換模塊是不可能實現(xiàn)的，其典型切換時間在1.5秒量級，比臺式電腦要求的不間斷時間長數(shù)十倍)。同時，這種商業(yè)化成品雙電源切換模塊較為笨重，外形體積比微型斷路器要大，其底座也不是標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)軌式，一般情況下無法安裝在家庭配電箱中。
[0066]所述雙刀雙擲手動切換開關(guān)適用于對設(shè)備空間無要求的部分電氣專業(yè)用戶群體，其比較簡單直接且高效，正常切換運行流程下設(shè)備安全且無額外損耗；但其體積較大，且一般不適合所有家庭成員操作。
[0067]綜上所述，本實用新型提供的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置適用的用戶群體較為廣泛，安裝較為方便；能在停電后，或自然災(zāi)害導(dǎo)致停電的情況下進(jìn)行緊急供電；其還能增加國民節(jié)能環(huán)保和能源利用意識，減少碳排放。
[0068]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，與直流負(fù)載和交流負(fù)載連接，其特征在于，包括: 用于接收太陽光中的光輻射能量并轉(zhuǎn)化為電能的光伏組件； 用于將所述電能傳輸給蓄電池組，以及將蓄電池組上的直流電傳輸給直流負(fù)載供電的輸入輸出電路； 用于存儲輸入輸出電路傳輸?shù)碾娔艿男铍姵亟M； 用于將用于選擇在市電供電和蓄電池組供電之間切換，選擇蓄電池組供電時將蓄電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后給交流負(fù)載供電的交流控制模塊； 所述光伏組件、輸入輸出電路、蓄電池組和交流控制模塊依次連接，所述輸入輸出電路連接直流負(fù)載，所述交流控制模塊連接交流負(fù)載和市電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述蓄電池組由6個閥控密封鉛酸蓄電池串聯(lián)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述交流控制模塊包括: 離網(wǎng)正弦波逆變器，用于將蓄電池組的直流電轉(zhuǎn)換成220V交流電； 雙電源切換開關(guān)，用于實現(xiàn)市電供電與蓄電池組逆變?yōu)?20V交流電供電之間的選擇切換； 空開單元，用于將市電或所述220V交流電傳輸給交流負(fù)載供電； 所述離網(wǎng)正弦波逆變器、雙電源切換開關(guān)、空開單元依次連接的，所述離網(wǎng)正弦波逆變器連接蓄電池組，空開單元連接交流負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述雙電源切換開關(guān)包括市電漏電斷路器、斷路器輔助觸點NC、逆變器漏電斷路器和導(dǎo)軌式交流接觸器；所述市電漏電斷路器通過斷路器輔助觸點NC連接導(dǎo)軌式交流接觸器，導(dǎo)軌式交流接觸器通過逆變器漏電斷路器連接離網(wǎng)正弦波逆變器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述雙電源切換開關(guān)中，所述市電漏電斷路器包括第一觸點和第二觸點，所述斷路器輔助觸點NC包括第三觸點和第四觸點，所述逆變器漏電斷路器包括第五觸點和第六觸點，所述導(dǎo)軌式交流接觸器包括第一線圈、第二線圈、第七觸點、第八觸點、第九觸點、第十觸點、第i^一觸點、第十二觸點、第十三觸點、光伏指示燈電路和市電指示燈電路； 所述第一觸點的一端連接市電的零線，第一觸點的另一端通過第七觸點連接空開單元的No端、第九觸點的一端和第十一觸點的一端，所述第二觸點的一端連接市電的火線，第二觸點的另一端通過第八觸點連接空開單元的Lo端，所述第一線圈的一端通過第三觸點連接第四觸點的一端、導(dǎo)軌式電能表的Lout端和第十二觸點的一端，第十三觸點與第三觸點并聯(lián)，所述第一線圈的另一端連接第十一觸點的另一端、第二線圈的一端、光伏指示燈電路和導(dǎo)軌式電能表的Nout端，所述第二線圈的另一端連接光伏指示燈電路、還通過第十觸點連接第四觸點的另一端，所述第九觸點的另一端連接市電指示燈電路，第十二觸點的另一端連接市電指示燈電路和空開單元的Lo端，所述導(dǎo)軌式電能表的Lin端通過第五觸點連接離網(wǎng)正弦波逆變器的Lb端，導(dǎo)軌式電能表的Nin端通過第六觸點連接離網(wǎng)正弦波逆變器的Nb端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一觸點和第二觸點均為常開觸點，第三觸點和第四觸點均為常閉輔助觸點，第五觸點和第六觸點均為常開觸點，第七觸點和第八觸點為第一線圈的主觸點常閉，第九觸點和第十觸點為第一線圈的輔觸點，第十一觸點和第十二觸點為第二線圈的主觸點，第十三觸點為第二線圈的輔觸點。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述光伏指示燈電路內(nèi)置能發(fā)出藍(lán)光的LED燈，所述市電指示燈電路內(nèi)置能發(fā)出紅光的LED燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，其還包括用于為12V的直流負(fù)載供電的DC12V直流插座，所述DC12V直流插座連接所述輸入輸出電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用離網(wǎng)光伏發(fā)電裝置，其特征在于，其還包括用于將蓄電池組輸出的電池電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓、實現(xiàn)多路USB輸出供電的DC/DC模塊；所述DC/DC模塊連接所述輸入輸出電路。
【文檔編號】H02S10/20GK204013332SQ201420377693
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】屈柏耿, 段春艷, 章大鈞, 王旭偉, 陳達(dá)明, 陳萼, 李柏青 申請人:佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院