專利名稱:一種雙直流電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種雙直流電源系統(tǒng)，包括光伏模塊、直流儲能裝置、逆變器裝置、控制系統(tǒng)、負載裝置，所述逆變器裝置包括第一電力輸入端、第二電力輸入端以及輸出端；所述第一電力輸入端與所述光伏模塊的輸出端連接，所述光伏模塊的輸出端與所述逆變器裝置的開關的通信端連接，所述光伏模塊與控制系統(tǒng)的通信端連接；所述第二電力輸入端與所述直流儲能裝置的輸出端連接，所述直流儲能裝置的輸出端與逆變器裝置的開關的通信端連接，所述直流儲能裝置與控制系統(tǒng)的通信端連接；所述逆變器裝置的輸出端與負載裝置的通信端連接，使光伏模塊與直流儲能裝置公用一個逆變器裝置，減少了獨立逆變器，降低了生產成本，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利說明】 一種雙直流電源系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子轉換技術，特別是一種允許兩個直流電源組合在同一逆變器上雙直流電源系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]光伏電池產生直流電，太陽輻射強弱決定直流電強弱，溫度高低決定直流電壓高低。當需要交流電電源時，直流電將通過逆變器轉換成交流電。
[0003]目前，為了提高電網運行效率和太陽能發(fā)電普及率，將太陽能發(fā)電裝置與電池供電裝置共同連接成一個系統(tǒng)，然而，由于已知的系統(tǒng)內太陽能發(fā)電裝置與電池供電裝置分別有一個獨立的逆變器，由于兩者具有不同的逆變器，導致電池和太陽能模塊之間的操作電壓的不匹配。獨立逆變器的使用不但增加了光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體成本，還可能會影響系統(tǒng)的可靠性，因此需要提供一個光伏系統(tǒng)，來將電池直流電與太陽能模塊組合在同一逆變器中。
【發(fā)明內容】
[0004]針對上述現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種雙直流電源系統(tǒng)，將電池直流電源與太陽能模塊組合在同一逆變器中。
[0005]本實用新型的目的通過以下技術方案來實現:
[0006]一種雙直流電源系統(tǒng)，包括光伏模塊、直流儲能裝置、逆變器裝置、控制系統(tǒng)和負載裝置，所述光伏模塊的輸出端與所述逆變器裝置連接，所述直流儲能裝置的輸出端與所述逆變器裝置連接；所述逆變器裝置的數據通信端與控制系統(tǒng)的數據通信端連接，所述控制系統(tǒng)的數據數據通信端與所述負載裝置的數據通信端連接；
[0007]所述逆變器裝置包括第一電力輸入端、第二電力輸入端以及輸出端；
[0008]所述第一電力輸入端與所述光伏模塊的輸出端以導線連接方式連接，所述光伏模塊的輸出端以導線連接方式與所述逆變器裝置的開關的數據通信端連接，所述光伏模塊與控制系統(tǒng)的數據通信端連接；
[0009]所述第二電力輸入端與所述直流儲能裝置的輸出端以導線連接方式連接，所述直流儲能裝置的輸出端以導線連接方式與逆變器裝置的開關數據通信端連接，所述直流儲能裝置與控制系統(tǒng)的數據通信端連接；
[0010]所述逆變器裝置的輸出端通過導線連接方式與負載裝置的數據通信端連接。
[0011]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述光伏模塊包括至少一個光伏陣列組，所述光伏陣列組包括至少一個光伏陣列，所述光伏陣列是至少一個光伏串和/或是光伏電池先進行至少一個單元串聯(lián)，再進行至少一個單元并聯(lián)或是先進行至少個單元并聯(lián)，再進行至少一個單元串聯(lián)連接在一起構成的。
[0012]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述光伏串包括若干串聯(lián)或并聯(lián)的光伏模板。
[0013]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述直流儲能裝置是電池組或是超級電容器，所述電池組是一個單一的電池和/或是多個單一的電池連接在一起組成的電池庫，所述電池是燃料電池。
[0014]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述直流儲能裝置為組合電池并且所述光伏模塊配置有獨立的逆變器裝置。
[0015]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述光伏模塊的輸出端和所述逆變器裝置的第一輸入端之間的設置有第一電流接觸器；所述直流儲能裝置的輸出端與所述逆變器裝置的第二輸入端之間設置有第二電流接觸器。
[0016]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述第一電流接觸器和第二電流接觸器是斷路器和/或是繼電器。
[0017]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述開關是繼電器或是IGBT或是SCR或是斷路器。
[0018]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述控制系統(tǒng)包括一編程控制器，所述編程控制器是單獨的專用控制器或是逆變控制器連同開關形成的一體式控制器。
[0019]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述編程控制器是MTTP控制器，采用最大功率點跟蹤算法控制所述逆變器裝置中的開關的開或關。
[0020]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述控制系統(tǒng)還包括第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器；
[0021]所述第一傳感器連接于所述光伏模塊的輸出端和所述編程控制器之間，實時接收所述光伏模塊的電壓信號和電流信號，并實時將接收到的信號發(fā)送到所述編程控制器；
[0022]所述第二傳感器連接于所述直流儲能裝置的輸出端和所述編程控制器之間，實時接收所述直流儲能裝置電壓信號和電流信號，并實時將接收到的信號發(fā)送到所述編程控制器;
[0023]所述第三傳感器連接于所述編程控制器與所述逆變器裝置之間，實時接收所述逆變器裝置的電壓信號和電流信號，并實時將接收到的信號發(fā)送到所述編程控制器；
[0024]所述編程控制器根據接收到的信號發(fā)送一系列的切換信號或切換指令控制所述開關的開或關。
[0025]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器是有線傳感器和/或是無線傳感器。
[0026]優(yōu)選的，所述的雙直流電源系統(tǒng)，其中:所述雙直流電源系統(tǒng)還包括過濾器
[0027]和/或熔斷器和/或接觸器和/或斷路器和/或變壓器，所述過濾器連接于所述開關的數據通信端與逆變器裝置的輸出端之間；所述接觸器和/或熔斷器和/或斷路器和/或變壓器依次設置于所述逆變器裝置的輸出端與所述負載裝置數據通信端之間。
[0028]本實用新型的有益效果為:
[0029]通過設置一個具有兩個輸入端的逆變器裝置，使光伏模塊與直流儲能裝置公用一個逆變器裝置；同時通過逆變器中的開關、第一電流接觸器、第二電流接觸器以及控制系統(tǒng)，實現對光伏模塊的操作電壓的調節(jié)，以匹配直流儲能裝置的電壓，實現了兩者操作電壓的匹配，并減少了獨立逆變器，降低了生產成本，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0030]另外通過上述結構的設置，使該系統(tǒng)具有多種工作模式，實現了各種模式之間的輕易轉換，并且在各種模式之間轉換的同時不影響系統(tǒng)的輸出功率，增加、增強了本系統(tǒng)的功能和適用范圍。
[0031]通過設置過濾器、通過設置接觸器可以根據需要實現輸出端與電網的連接，增加了系統(tǒng)操作的可控性；通過設置熔斷器、斷路器，避免系統(tǒng)因電流過載對整個系統(tǒng)的影響，強化了對系統(tǒng)的保護；通過設置變壓器，可以根據需要調整電網輸出和輸入電壓，保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0032]圖1是光伏發(fā)電系統(tǒng)中操作電壓和輸出功率圖；
[0033]圖2是雙直流電源系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0035]實施例1
[0036]本實施例揭示了一種雙直流電源系統(tǒng)24，如圖2所示，包括光伏模塊28、直流儲能裝置30、逆變器裝置26、控制系統(tǒng)66-1、負載裝置32、過濾器48、接觸器52、熔斷器50、斷路器54和變壓器56。
[0037]所述逆變器裝置26包括第一電力輸入端34、第二電力輸入端38、輸出端46以及開關42，所述開關42優(yōu)選是繼電器或是IGBT或是SCR或是斷路器，。
[0038]所述光伏模塊28是至少一個光伏陣列組成的光伏模塊28。
[0039]所述直流儲能裝置30是至少一個燃料電池組成的電池組30。
[0040]所述控制系統(tǒng)66-1包括一 MTTP控制器66所述MTTP控制器66采用最大功率點跟蹤算法控制所述開關42的開或關；所述控制系統(tǒng)66-1還包括有線和/或無線形式的第一傳感器68、第二傳感器70和第三傳感器72。
[0041]所述負載裝置32為電網。
[0042]所述第一電力輸入端34與所述光伏模塊28的輸出端36以導線連接方式連接，所述光伏模塊28的輸出端36和所述逆變器裝置26的第一輸入端34之間設置有第一電流接觸器82，所述第一電流接觸器82優(yōu)選是斷路器或是繼電器；所述光伏模塊28的輸出端36以導線連接方式與所述開關42的數據通信端連接；所述光伏模塊28的輸出端36與所述MTTP控制器66的數據通信端連接；所述光伏模塊28的輸出端36和所述MTTP控制器66之間設置有所述第一傳感器68 ;所述第一傳感器68實時接收所述光伏模塊28的電壓信號和電流信號74，并實時將接收到的信號74發(fā)送到所述MTTP控制器66，所述MTTP控制器66根據接收到的信號發(fā)送一系列的切換信號或切換指令到所述逆變器裝置26中的開關42中去。
[0043]所述第二電力輸入端38與所述電池組30的輸出端40以導線連接方式連接，所述電池組30的輸出端與所述逆變器裝置26的第二輸入端38之間設置有第二電流接觸器84，所述第二電流接觸器84優(yōu)選是斷路器或是繼電器；所述電池組30的輸出端40以導線連接方式與逆變器裝置的開關42的數據通信端連接；所述電池組30與MTTP控制器66的數據通信端連接，所述電池組30的輸出端40和所述MTTP控制器66之間設置有第二傳感器70，所述第二傳感器70實時接收所述電池組30電壓信號和電流信號76，并實時將接收到的信號76發(fā)送到所述MTTP控制器66，所述MTTP控制器66根據接收到的信號發(fā)送一系列的切換信號或切換指令到所述逆變器裝置26中的開關42中去。
[0044]所述逆變器裝置26的輸出端46通過導線連接方式與電網32的數據通信端連接，所述過濾器48連接于所述開關42的數據通信端與逆變器裝置26的輸出端之間；所述接觸器52、熔斷器50、斷路器54、變壓器56依次設置于所述逆變器裝置26的輸出端46與所述電網32數據通信端之間。
[0045]所述逆變器裝置26與所述MTTP控制器66之間設置有所述第三傳感器72第三傳感器72實時接收所述逆變器裝置26的電壓信號和電流信號78，并實時將接收到的信號78發(fā)送到MTTP控制器66 ;所述MTTP控制器66根據接收到的信號發(fā)送一系列的切換信號或切換指令到所述逆變器裝置26中的開關42中去。
[0046]下來詳細描述本實用新型的具體實施過程:
[0047]通過所述控制系統(tǒng)66-1測量從所述光伏模塊28到逆變器裝置26第一輸入端34的直流電，同時所述控制系統(tǒng)66-1測量所述電池組30的直流操作電壓；所述控制系統(tǒng)66-1將所述光伏模塊28中測量出的直流輸出電壓與所述電池組30中測量出的直流操作電壓進行比較，控制所述逆變器裝置26的開關42的開或者關，并控制所述第一電流接觸器82的開或者關和/或第二電流接觸器84的開或者關，使雙直流電源系統(tǒng)24在唯一光伏模式、唯一電池模式、充電模式和雙電源模式之間轉換。
[0048]當需要在唯一光伏模式操作時，打開所述第二電流接觸器84，閉合所述第一電流接觸器82，此時所述電池組30從電網32中斷開連接，將所述雙直流電源系統(tǒng)24的輸出端46連接到電網32。此時所述MTTP控制器66來實現最大功率點跟蹤算法，選擇性地控制所述開關42的開關，來使所述光伏模塊28的可用功率最大化。在實現最大功率點跟蹤時，所述MTTP控制器66通過第三傳感器裝置72，不斷地監(jiān)測所述逆變器裝置26的輸出電壓，并且調整所述逆變器裝置26的開關42的開或關，以使電網32輸出功率達到最大化。
[0049]當需要在電池模式下操作時，打開所述第一電流接觸器82，斷開所述電網32與光伏模塊28之間的連接，并且閉合所述第二電流接觸器84，將所述電池組30連接到電網32。在這種模式下，所述MTTP控制器66選擇性地控制所述開關42的開或關，以將所述電池組30的直流電壓輸出轉換為電網32中可用的交流電壓輸出。
[0050]當需要在充電模式下操作時，類似于電池模式，打開所述第一電流接觸器82，閉合所述第二電流接觸器84 ;所述MTTP控制器66選擇性地控制逆變器26的開關42，進行電網32給所述電池組30充電的反向操作。
[0051]當需要在雙電源模式下操作時，關閉所述第一電流接觸器82，將所述光伏模塊28連接到電網32 ;向所述控制系統(tǒng)(66-1)發(fā)出使用雙電源模式的指令，此時為了使所述逆變器裝置26與光伏模塊28和電池30的輸出端聯(lián)合在一起，所述MTTP控制器66連續(xù)監(jiān)測第一傳感器68、第二傳感器70中接收到的來自光伏模塊28的輸出端36的操作電壓和電池組30的輸出端40操作電壓，基于所述光伏模塊28和電池組30測量出的操作電壓的比較，所述逆變器裝置26選擇性地控制所述開關42的切換，使所述光伏模塊28的操作電壓被匹配到所述電池組30的工作電壓，此時所述第二電流接觸器84關閉，將所述電池組30連接到電網32，實現雙電源模式。
[0052]下面結合圖1揭示通過所述最大功率點跟蹤算法轉換所述雙直流電源系統(tǒng)的工作模式的過程:
[0053]當所述雙直流電源系統(tǒng)24在唯一光伏模式下運作，此時所述光伏模塊28是在其功率曲線92上的最大功率點90處操作運行，所述第一電流接觸器82是關閉的，所述第二電流接觸器84是打開的。
[0054]當所述MTTP控制器66接收到一個將所述雙直流電源系統(tǒng)24從唯一光伏模式轉變到雙電源模式下工作的請求，所述控制系統(tǒng)66-1監(jiān)測所述電池組30的輸出端40的操作電壓和光伏模塊28的輸出端36的操作電壓。
[0055]當所述MTTP控制器66確定所述電池組30中測量出的操作電壓104小于光伏模塊28中測量出的操作電壓106時，通過所述MTTP控制器66選擇所述開關42的切換，使所述光伏模塊28中的電壓操作點離開最大功率點90，并降低到功率曲線96上的操作電壓106，來匹配所述電池組30的操作電壓104，此時第二電流接觸器84關閉，從而轉換為雙電源模式。
[0056]當需要從雙電源模式下恢復到唯一光伏模式下時，所述MTTP控制器66接收到將雙直流電源系統(tǒng)24從雙電源模式轉變到唯一光伏模式下工作的請求。
[0057]通過所述MTTP控制器66選擇所述開關42的切換，將所述光伏模塊28的操作電壓從功率點106升到功率點94，讓所述光伏模塊28返回到其最大功率點90處來操作，此時第二電流接觸器84關閉，雙直流電源系統(tǒng)24返回到步驟一處，在光伏模式下操作。在最大功率點90的輸出功率中，光伏陣列組件28在功率點108處的輸出功率只有輕微的減少。
[0058]實施例2
[0059]本實施例與上述實施例1的結構相同，其不同點在于:所述各種模式間的轉換是通過所述MTTP控制器66上的操作器或者預編程實時發(fā)生，當所述MTTP控制器66監(jiān)測到所述電池組30的電壓低于預定過渡電壓時，所述雙直流電源系統(tǒng)24從雙電源模式轉換為唯一光伏模式；當所述MTTP控制器66監(jiān)測到光伏模塊28的操作電壓低于預定過渡電壓時，所述雙直流電源系統(tǒng)24從唯一光伏模式轉變?yōu)槲ㄒ浑姵啬Ｊ健?br> [0060]本實用新型并不限于前述實施方式，本領域技術人員在本實用新型技術精髓的啟示下，還可能做出其他變更，但只要其實現的功能與本實用新型相同或相似，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種雙直流電源系統(tǒng)，包括光伏模塊(28 )、直流儲能裝置(30 )、逆變器裝置(26 )、控制系統(tǒng)(66-1)和負載裝置(32)，所述光伏模塊(28)的輸出端(36)與所述逆變器裝置(26)連接，所述直流儲能裝置(30)的輸出端(40)與所述逆變器裝置(26)連接；所述逆變器裝置(26)的數據通信端與所述控制系統(tǒng)(66-1)的數據通信端連接，所述控制系統(tǒng)(66-1)的數據通信端與所述負載裝置(32)的數據通信端連接，其特征在于:所述逆變器裝置(26)包括第一電力輸入端(34)、第二電力輸入端(38)以及輸出端(46);所述第一電力輸入端(34)與所述光伏模塊(28)的輸出端(36)以導線連接方式連接，所述光伏模塊(28)的輸出端(36)以導線連接方式與所述逆變器裝置(26)的開關(42)的數據通信端連接，所述光伏模塊(28)與控制系統(tǒng)(66-1)的數據通信端連接；所述第二電力輸入端(38)與所述直流儲能裝置(30)的輸出端(40)以導線連接方式連接，所述直流儲能裝置(30)的輸出端(40)以導線連接方式與逆變器裝置(26)的開關(42)數據通信端連接，所述直流儲能裝置(30)與控制系統(tǒng)(66-1)的數據通信端連接；所述逆變器裝置(26)的輸出端(46)通過導線連接方式與所述負載裝置(32)的數據通信端連接。2.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏模塊(28)包括至少一個光伏陣列組，所述光伏陣列組包括至少一個光伏陣列，所述光伏陣列是至少一個光伏串和/或是光伏電池，先進行至少一個單元串聯(lián)，再進行至少一個單元并聯(lián)或是先進行至少個單元并聯(lián)，再進行至少一個單元串聯(lián)連接在一起構成的。3.根據權利要求2所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏串包括若干串聯(lián)或并聯(lián)的光伏模板。4.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述直流儲能裝置(30)是電池組或是超級電容器，所述電池組是一個單一的電池和/或是多個單一的電池連接在一起組成的電池庫，所述電池是燃料電池。5.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述直流儲能裝置(30)為組合電池并且所述光伏模塊(28 )配置有獨立的逆變器裝置(26 )。6.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏模塊(28)的輸出端(36)和所述逆變器裝置(26)的第一輸入端(34)之間的設置有第一電流接觸器(82);所述直流儲能裝置(30)的輸出端(40)與所述逆變器裝置(26)的第二輸入端(38)之間設置有第二電流接觸器(84)。7.根據權利要求6所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述第一電流接觸器(82)和第二電流接觸器(84)是斷路器和/或是繼電器。8.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(42)是繼電器或是IGBT或是SCR或是斷路器。9.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(66-1)包括一編程控制器(66)，所述編程控制器(66)是單獨的專用控制器或是逆變控制器連同開關(42)形成的一體式控制器。10.根據權利要求9所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述編程控制器(66)是MTTP控制器，采用最大功率點跟蹤算法控制所述逆變器裝置(26)中的開關(42)的開或關。11.根據權利要求9所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(66-1)還包括第一傳感器(68)、第二傳感器(70)和第三傳感器(72)； 所述第一傳感器(68)連接于所述光伏模塊(28)的輸出端(36)和所述編程控制器(66)之間，實時接收所述光伏模塊(28)的電壓信號和電流信號(74)，并實時將接收到的信號(74)發(fā)送到所述編程控制器(66); 所述第二傳感器(70)連接于所述直流儲能裝置(30)的輸出端(40)和所述編程控制器(66)之間，實時接收所述直流儲能裝置(30)電壓信號和電流信號(76)，并實時將接收到的信號(76)發(fā)送到所述編程控制器(66); 所述第三傳感器(72)連接于所述編程控制器(66)與所述逆變器裝置(26)之間，實時接收所述逆變器裝置的電壓信號和電流信號(78)，并實時將接收到的信號(78)發(fā)送到所述編程控制器(66); 所述編程控制器(66)根據接收到的信號，發(fā)送一系列的切換信號或切換指令控制所述開關(42)的開或關。12.根據權利要求11所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述第一傳感器(68)、第二傳感器(70)和第三傳感器(72)是有線傳感器和/或是無線傳感器。13.根據權利要求1所述的雙直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述雙直流電源系統(tǒng)(24) 還包括過濾器(48)和/或熔斷器(50)和/或接觸器(52)和/或斷路器(54)和/或變壓器(56)，所述過濾器(48)連接于所述開關(42)的數據通信端與逆變器裝置(26)的輸出端之間；所述接觸器(52 )和/或熔斷器(50 )和/或斷路器(54 )和/或變壓器(56 )依次設置于所述逆變器裝置(26 )的輸出端(46 )與所述負載裝置(32 )數據通信端之間。
【文檔編號】H02J3-38GK204304462SQ201420738445
【發(fā)明者】冼博特, 羅布·瑞安, 羅伯特·坎菲爾德, 周芬 [申請人]常州安普諾新能源科技有限公司