專利名稱：家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能應用領(lǐng)域，尤其涉及一種將太陽能發(fā)電系統(tǒng)整合入家居用電中的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電荒問題的加劇，城市與農(nóng)村拉閘限電越來越頻繁，對群眾的日常生活造成很大的不便。為了使城市居民能夠在斷電時仍有電可以使用，或相對較偏遠的農(nóng)村居民能夠用上生產(chǎn)生活用電，許多家庭購買了整套的太陽能發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)往往是太陽能發(fā)電系統(tǒng)和居民用的市電相互獨立，需要切換電路時非常不方便，同時因為電路標準的不同對配套電器的要求也不同，不便于用戶實際使用。

實用新型內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與家居市電結(jié)合到一起，使用統(tǒng)一的配電設(shè)備，根據(jù)用戶的需要切換市電或太陽能電，方便用戶使用。本實用新型的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括至少部分的用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)與接收指令的人機交互模塊，還包括家用電源模塊，該家用電源模塊包括太陽能光伏板、GEL (Gelified electrolyte膠體電解液)蓄電池、市電端口， 該太陽能光伏板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并傳輸?shù)紾EL蓄電池；市電端口連接市電網(wǎng)絡(luò)；GEL蓄電池儲存電能并向家用監(jiān)測保護模塊傳輸直流電；家用監(jiān)測保護模塊，至少部分的用于對家用電源模塊的電流電壓進行監(jiān)測，并對家用電源模塊輸出的電流電壓進行調(diào)制與保護； 家用電輸出模塊，至少部分的用于將調(diào)制后的電流電壓與家庭用電要求進行匹配后，對外輸出家用電；主控模塊，至少部分的用于根據(jù)人機交互模塊的指令控制整個系統(tǒng)的工作過程，并將系統(tǒng)當前的狀況發(fā)送回人機交互模塊；主控模塊依次分別與人機交互模塊、家用電源模塊、家用監(jiān)測保護模塊、家用電輸出模塊雙向連接；家用電源模塊輸出端與家用監(jiān)測保護模塊輸入端相連；家用監(jiān)測保護模塊輸出端與家用電輸出模塊輸出端相連。進一步的,所述家用電源模塊還包括市電充電單元；市電充電單元輸入端連接市電端口，市電充電單元輸出端連接GEL蓄電池；市電充電單元在主控模塊的控制下向GEL蓄電池充電。家用電源模塊通過市電對蓄電池充電，能夠保證在日光不充分的情況下也能給蓄電池充電，從而保證日照長期不充分時遇到市電斷電仍能夠為用戶提供電力。進一步的，所述家用監(jiān)測保護模塊包括DC檢測單元、AC檢測單元、線路切換單元； DC檢測單元輸入端連接家用電源模塊中的GEL蓄電池輸出端，DC檢測單元輸出端連接線路切換單元DC輸入端；AC檢測單元輸入端連接家用電源模塊中的市電端口，AC檢測單元輸出端連接線路切換單元AC輸入端。DC檢測單元和AC檢測單元能夠時刻監(jiān)控家用電源模塊中直流電和交流電的情況，便于用戶掌握系統(tǒng)當前的工作狀況；線路切換單元能夠方便用戶切換來自與太陽能發(fā)電設(shè)備的直流電和來自與市電的交流電。進一步的，所述家用監(jiān)測保護模塊還包括SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation正弦脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制單元，該SPWM調(diào)制單元輸入端連接線路切換單元輸出端。SPWM調(diào)制單元能夠很好的控制輸出電壓的頻率和幅值，協(xié)調(diào)和統(tǒng)一家用電頻率和幅值的作用。進一步的，所述家用電輸出模塊包括升壓單元、整流濾波單元、全橋輸出單元；家用監(jiān)測保護模塊的SPWM調(diào)制單元輸出端連接升壓單元輸入端；該升壓單元輸出端連接整流濾波單元輸入端；整流濾波單元輸出端連接全橋輸出單元，全橋輸出單元向外輸出家用電。家用電輸出模塊功能齊全，能將太陽能電或市電很好的接入到家用電器中去，安全可
O本實用新型的有益效果在于本實用新型公開了一種家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，通過將并行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)和市電系統(tǒng)整合到家用電源模塊，而后在主控模塊的控制下，統(tǒng)一使用家用監(jiān)測保護模塊對直流電和交流電進行監(jiān)測與保護，由家用電輸出模塊輸出家用電，并在人機交互模塊顯示系統(tǒng)當前狀態(tài)并輸入控制命令，實現(xiàn)了將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與家居市電結(jié)合到一起，使用統(tǒng)一的配電設(shè)備，根據(jù)用戶的需要切換市電或太陽能電，方便用戶使用的功能。

圖I為本實用新型具體實施例的模塊示意圖；圖2為本實用新型具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。同時本說明書中對替代特征的描述是對等同技術(shù)特征的描述，不得視為對公眾的捐獻。本說明書中用語若同時具有一般含義與本領(lǐng)域特有含義的，如無特殊說明，均定義為本領(lǐng)域特有含義。如圖I所示，為本實用新型具體實施例的模塊示意圖。家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)由人機交互模塊、家用電源模塊、家用監(jiān)測保護模塊、家用電輸出模塊和主控模塊組成；主控模塊依次分別與人機交互模塊、家用電源模塊、家用監(jiān)測保護模塊、家用電輸出模塊雙向連接；家用電源模塊輸出端與家用監(jiān)測保護模塊輸入端相連；家用監(jiān)測保護模塊輸出端與家用電輸出模塊輸出端相連。使用時，家用電源模塊在主控模塊的控制下，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并同時接收市電輸入，而后家用電源模塊將來自太陽能的直流電和來自市電的交流電傳輸?shù)郊矣帽O(jiān)測保護模塊；家用監(jiān)測保護模塊對直流電和交流電進行監(jiān)測和保護，并將系統(tǒng)當前的狀態(tài)通過主控模塊由人機交互模塊顯示出來；最后直流電或交流電經(jīng)過家用電模塊的處理后傳輸?shù)郊矣秒娖?，供用戶使用。如圖2所示，為本實用新型具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中家用電源模塊由太陽能光伏板、GEL蓄電池、市電端口、市電充電單元組成。當日照充分的時候，太陽能光伏板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能儲存在GEL蓄電池中；市電端口連接市電網(wǎng)絡(luò)，向系統(tǒng)供給市電；市電端口還在日照不充分的時候，通過市電充電單元向GEL蓄電池充電，以盡量保持蓄電池的電量，保證在長期日照不充分情況下斷電時家用電器仍然能夠使用。其中太陽能光伏板、GEL 蓄電池可直接使用市面上常見的產(chǎn)品即可；市電充電單元主要由受控開關(guān)按照公知技術(shù)構(gòu)成即可。家用監(jiān)測保護模塊由DC檢測單元、AC監(jiān)測單元、線路切換單元和SPWM調(diào)制單元組成。家用電源模塊的GEL蓄電池輸出端連接到DC檢測單元的輸入端，家用電源模塊的市電端口輸出端連接到AC檢測單元的輸入端；DC檢測單元輸出端與AC檢測單元輸出端同時連接到線路切換單元，線路切換單元輸出端連接到SPWM調(diào)制單元輸入端。DC檢測單元能夠?qū)χ绷麟姷碾娏骱碗妷哼M行檢測，檢測的結(jié)果通過主控模塊發(fā)送到人機交互模塊進行實時顯示；AC檢測單元能夠?qū)涣麟姷碾娏麟妷哼M行檢測，檢測的結(jié)果也通過主控模塊發(fā)送到人機交互模塊進行實時顯示。DC檢測單元還同時作為直流電的傳輸線路，AC檢測單元則還同時作為交流電的傳輸線路，線路切換單元在主控模塊的控制下決定直流電或是交流電能否傳輸?shù)胶罄m(xù)的器件，起到線路切換的作用。線路切換單元的輸出端連接到SPWM調(diào)制單元輸入端，SPWM通過將正弦波加載在輸出電壓上，并對輸出電壓進行頻率和幅值的調(diào)制，來控制輸出電壓的特性，以滿足系統(tǒng)控制和后續(xù)器件的要求。DC檢測單元和AC檢測單元由傳輸導線和負載在傳輸導線上的電流電壓計構(gòu)成；線路切換單元由受控的單刀雙擲選擇開關(guān)構(gòu)成；SPWM調(diào)制單元選用市面上常見的SPWM芯片即可。家用電輸出模塊由升壓單元、整流濾波單元和全橋輸出單元組成。家用監(jiān)測保護模塊的SPWM調(diào)制單元輸出端連接到升壓單元輸入端，升壓單元輸出端連接到整流濾波單元輸出端，整流濾波單元輸出端連接到全橋輸出單元輸入端，全橋輸出單元輸出端向外界的家用電器輸出家用電。經(jīng)過SPWM調(diào)制的電流或電壓傳輸?shù)缴龎簡卧獣r，來自蓄電池的直流電往往電壓不足，故需要將直流電的電壓進行升壓處理；而交流電正常情況下，其電壓足夠家用電器使用，但也不排除存在用電高峰或者線路干擾時電壓略微不足的情況，此時也需要升壓單元進行升壓處理，以保證升壓單元輸出的電壓都是符合要求的。整流濾波單元則對升壓后的電壓進行整流濾波，去除升壓過程中產(chǎn)生的冗余電壓頻率或幅值。由于整流濾波單元一般為橋式整流，故全橋輸出單元可直接復用其整流橋作為電壓輸出端口，向外界的家用電器輸出作為家用電的電壓。升壓單元可以按照公知的升壓電路進行連接，整流濾波單元和全橋輸出可使用公知的橋式整流濾波電路即可。人機交互模塊由音頻報警模塊、DC電壓顯示、AC電壓顯示和多功能按鈕組成。家用監(jiān)測保護模塊的監(jiān)測信號通過主控模塊發(fā)送到人機交互模塊，通過DC電壓顯示和AC電壓顯示實時顯示出來，并在電壓異常時通過音頻報警模塊進行報警。用戶通過多功能按鈕向主控模塊發(fā)送控制命令，主控模塊則將這些控制命令轉(zhuǎn)換為可以執(zhí)行的電路信號，發(fā)送到家用電源模塊、家用監(jiān)測保護模塊和家用電輸出模塊，以完成諸如市電向蓄電池充電、線路切換等功能。人機交互模塊采用常見的音頻報警電路、七段碼LED管、和按鍵開關(guān)等即可，主控模塊釆用市面常見的MCU即可，本實施例中用的是STM32F103。
權(quán)利要求1.家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括至少部分的用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)與接收指令的人機交互模塊，其特征在于，還包括家用電源模塊，該家用電源模塊包括太陽能光伏板、GEL蓄電池、市電端口，該太陽能光伏板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并傳輸?shù)紾EL蓄電池；市電端口連接市電網(wǎng)絡(luò)；GEL蓄電池儲存電能并向家用監(jiān)測保護模塊傳輸直流電；家用監(jiān)測保護模塊，至少部分的用于對家用電源模塊的電流電壓進行監(jiān)測，并對家用電源模塊輸出的電流電壓進行調(diào)制與保護；家用電輸出模塊，至少部分的用于將調(diào)制后的電流電壓與家庭用電要求進行匹配后， 對外輸出家用電；主控模塊，至少部分的用于根據(jù)人機交互模塊的指令控制整個系統(tǒng)的工作過程，并將系統(tǒng)當前的狀況發(fā)送回人機交互模塊；主控模塊依次分別與人機交互模塊、家用電源模塊、家用監(jiān)測保護模塊、家用電輸出模塊雙向連接；家用電源模塊輸出端與家用監(jiān)測保護模塊輸入端相連；家用監(jiān)測保護模塊輸出端與家用電輸出模塊輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述家用電源模塊還包括市電充電單元；市電充電單元輸入端連接市電端口，市電充電單元輸出端連接GEL蓄電池；市電充電單元在主控模塊的控制下向GEL蓄電池充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述家用監(jiān)測保護模塊包括DC檢測單元、AC檢測單元、線路切換單元；DC檢測單元輸入端連接家用電源模塊中的GEL蓄電池輸出端，DC檢測單元輸出端連接線路切換單元DC輸入端；AC檢測單元輸入端連接家用電源模塊中的市電端口，AC檢測單元輸出端連接線路切換單元AC輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述家用監(jiān)測保護模塊還包括SPWM調(diào)制單元，該SPWM調(diào)制單元輸入端連接線路切換單兀輸出立而。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述家用電輸出模塊包括升壓單元、整流濾波單元、全橋輸出單元；家用監(jiān)測保護模塊的SPWM調(diào)制單元輸出端連接升壓單元輸入端；該升壓單元輸出端連接整流濾波單元輸入端；整流濾波單元輸出端連接全橋輸出單元，全橋輸出單元向外輸出家用電。
專利摘要本實用新型公開了一種家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括家用電源模塊、家用監(jiān)測保護模塊、家用電輸出模塊、主控模塊和人機交互模塊，通過將并行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)和市電系統(tǒng)整合到家用電源模塊，通過將并行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)和市電系統(tǒng)整合到家用電源模塊，而后在主控模塊的控制下，統(tǒng)一使用家用監(jiān)測保護模塊對直流電和交流電進行監(jiān)測與保護，由家用電輸出模塊輸出家用電，并在人機交互模塊顯示系統(tǒng)當前狀態(tài)并輸入控制命令，實現(xiàn)了將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與家居市電結(jié)合到一起，使用統(tǒng)一的配電設(shè)備，根據(jù)用戶的需要切換市電或太陽能電，方便用戶使用的功能。
文檔編號H02J7/02GK202353298SQ20112040023
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者廖興平, 陳青偉 申請人:自貢虹興太陽能科技有限公司