光伏空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏空調(diào)系統(tǒng)，該光伏空調(diào)系統(tǒng)包括光伏電池陣列、空調(diào)機組、變流單元、以及直流母線，在公共電網(wǎng)與逆變模塊之間設有變流單元，該變流單元的容量根據(jù)光伏電池陣列或公共電網(wǎng)的需求配置，空調(diào)機組上設置有作為機組標配件的逆變模塊，光伏電池陣列發(fā)出的直流電以及經(jīng)變流單元整流后發(fā)出直流電供給逆變模塊，以給機組供電。根據(jù)本發(fā)明提供的技術方案可以解決現(xiàn)有技術中光伏空調(diào)系統(tǒng)的適用性差的問題，本發(fā)明提供的光伏空調(diào)系統(tǒng)，能適應各種不同容量的光伏電站，能使光伏電站與暖通空調(diào)無縫高效結(jié)合。
【專利說明】光伏空調(diào)系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子及空調(diào)制冷【技術領域】，特別涉及一種光伏空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]作為清潔能源的太陽能日益收到人們的關注，隨著電氣技術以及空調(diào)技術的發(fā)展，以光伏作為空調(diào)器能源的技術也隨之出現(xiàn)，已有多件專利和論文公開相關技術。如中國發(fā)明專利申請CN102705944A公開了一種太陽能變頻空調(diào)系統(tǒng)，其具有包括逆變模塊和整流逆變并網(wǎng)模塊的空調(diào)變頻器，實現(xiàn)了通過光伏電池向空調(diào)器供電，并且還可以并網(wǎng)發(fā)電。
[0003]但現(xiàn)有技術中的光伏空調(diào)系統(tǒng)存在適用性差的問題，對配套設施的限制較多。這是由于現(xiàn)有技術中并網(wǎng)所需的并網(wǎng)逆變模塊為空調(diào)機組變頻器的一部分，所以當并網(wǎng)發(fā)電時，空調(diào)機組也必須上電，造成能源浪費，還影響空調(diào)機組的壽命。并且由于受空調(diào)變頻器容量的限制，只能配置與空調(diào)功率相當?shù)墓夥姵亟M件，所以只能通過新建光伏發(fā)電系統(tǒng)配合空調(diào)機組，而不能將空調(diào)系統(tǒng)接入既有光伏電站，否則受空調(diào)變頻器容量的限制，無法將光伏電站發(fā)出的全部電能并網(wǎng)，將會造成電能的極大浪費。
[0004]另外現(xiàn)有技術中，還存在空調(diào)機組停機時，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器、變流器等電子功率器件得不到冷卻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種光伏空調(diào)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中光伏空調(diào)系統(tǒng)的適用性差的問題。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0007]一種光伏空調(diào)系統(tǒng)，包括光伏電池陣列、空調(diào)機組、變流單元、第一直流母線、第二直流母線?？照{(diào)機組還包括用于為所述空調(diào)機組供電并作為所述空調(diào)機組標配件的第一逆變模塊，第一逆變模塊的容量根據(jù)所述空調(diào)機組的功率配置；變流單元為獨立結(jié)構(gòu)，其第一端與公共電網(wǎng)連接，第二端通過第一直流母線與第一逆變模塊電連接，變流單元的容量根據(jù)光伏電池陣列和/或公共電網(wǎng)60的需求配置，光伏電池陣列第二直流母線與第一直流母線電連接。
[0008]進一步地，當所述光伏電池陣列輸出功率大于或等于所述空調(diào)機組運行所需的輸入功率時，所述空調(diào)機組僅依靠光伏電池陣列供電；
[0009]當所述光伏電池陣列輸出功率小于空調(diào)機組運行所需的輸入功率時，通過市電電網(wǎng)和光伏電池陣列聯(lián)合為空調(diào)機組供電。
[0010]進一步地，當所述光伏電池陣列輸出功率大于空調(diào)機組運行所需的輸入功率時，或當所述空調(diào)機組不工作時，變流單元將光伏電池陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，輸送至公共電網(wǎng)。
[0011]進一步地，變流單元包括整流模塊和第二逆變模塊。
[0012]進一步地，所述變流單元為四象限變流器。[0013]進一步地，光伏空調(diào)系統(tǒng)還包括設置在光伏電池陣列與第二直流母線之間的光伏匯流單元和配電單元，所述光伏電池陣列、光伏匯流單元、配電單元與第二直流母線順次連接。
[0014]進一步地，空調(diào)機組為離心式冷水空調(diào)機組或螺桿式冷水空調(diào)機組。
[0015]進一步地，光伏空調(diào)系統(tǒng)還包括變流單元冷卻裝置。
[0016]進一步地，空調(diào)機組還包括蒸發(fā)器和第一冷凝器，變流單元冷卻裝置包括依次串聯(lián)的冷媒泵、節(jié)流元件和換熱器，冷媒泵的第一端與所述第一冷凝器連通，第二端與節(jié)流元件連通，所述換熱器的第一端與節(jié)流元件連通，第二端與所述蒸發(fā)器連通，通過所述換熱器與所述變流單元換熱，使所述變流單元降溫。
[0017]進一步地，變流單元冷卻裝置還包括單向閥，單向閥與所述冷媒泵并聯(lián)，單向閥的入口與所述第一冷凝器連通，出口與所述節(jié)流元件連通。
[0018]進一步地，空調(diào)系統(tǒng)還包括第二冷凝器，第二冷凝器連接于換熱器與蒸發(fā)器之間。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的光伏空調(diào)系統(tǒng)，能適應各種不同容量的光伏電站，能使光伏電站與暖通空調(diào)無縫高效結(jié)合。
[0020]進一步地，還實現(xiàn)了在空調(diào)機組不開機的情況下實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)中電子功率器件的冷卻，提高光伏系統(tǒng)可靠性的同時延長了空調(diào)機組的壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例一的光伏空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例二的光伏空調(diào)系統(tǒng)變頻單元冷卻結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]實施例1
[0025]參照圖1，為本發(fā)明實施例1中的光伏空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架示意圖，該光伏空調(diào)系統(tǒng)包括光伏電池陣列10、變流單元20、空調(diào)機組30、第一直流母線40和第二直流母線50?？照{(diào)機組30還包括第一逆變模塊31，第一逆變模塊31作為空調(diào)變頻器的一部分屬于空調(diào)機組30的標配件，第一逆變模塊31用于將直流電轉(zhuǎn)化為交流電為負載32供電，負載32至少包括空調(diào)機組的變頻壓縮機，第一逆變模塊31的容量根據(jù)空調(diào)機組30的功率需求進行配置。優(yōu)選地，第一逆變模塊31為機載設置，安裝在空調(diào)機組30上。
[0026]光伏電池陣列10通過第二直流母線50與第一直流母線40連接，使光伏電池陣列10產(chǎn)生的直流電經(jīng)第二直流母線50和第一直流母線40直接為空調(diào)機組30供電。
[0027]變流單元20為獨立結(jié)構(gòu)，其一端與公共電網(wǎng)60連接，另一端通過第一直流母線40與第一逆變模塊30連接。變流單元20包括整流模塊21和第二逆變模塊22，整流模塊21用于將公共電網(wǎng)60的交流電轉(zhuǎn)化為直流電為空調(diào)機組30供電，第二逆變模塊22用于光伏并網(wǎng)發(fā)電，將光伏電池陣列10產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電并入公共電網(wǎng)60。變流單元20的容量根據(jù)光伏電池陣列10和/或公共電網(wǎng)60的需求配置。變流單元20作為獨立結(jié)構(gòu)可以不受空調(diào)機組本身的局限，也便于按光伏電站建設的要求進行布線和安裝。變流單元20的主要作用一是實現(xiàn)對光伏電池陣列10的最大功率點追蹤(MPPT) ;二是實現(xiàn)能量的優(yōu)化配置，優(yōu)先使用光伏發(fā)電，保證光伏電池陣列10輸出的功率優(yōu)先用于空調(diào)機組30，能量不足再由公共電網(wǎng)60補足。優(yōu)選的，變流單元20為四象限變流器。
[0028]當光伏電池陣列10的輸出功率大于或等于空調(diào)機組30運行所需的輸入功率時，光伏電池陣列10產(chǎn)生的直流電經(jīng)第一逆變模塊31逆變?yōu)榻涣麟姾鬄榭照{(diào)機組供電，此時所述空調(diào)機組30僅依靠光伏電池陣列10供電，無需通過公共電網(wǎng)60供電，此時變流單元20不工作。
[0029]當光伏電池陣列10的輸出功率小于空調(diào)機組30運行所需的輸入功率時，在光伏電池陣列10產(chǎn)生的直流電輸送給第一逆變模塊31為空調(diào)機組30供電的同時，還將市電經(jīng)變流單元20整流為直流電輸送給第一逆變模塊31，通過公共電網(wǎng)60和光伏電池陣列10聯(lián)合為空調(diào)機組供電，以彌補彌補光伏發(fā)電的不足。
[0030]當光伏電池陣列10的輸出功率大于空調(diào)機組30運行所需的輸入功率時，或當空調(diào)機組30不工作時，變流單元20將光伏電池陣列輸出的部分或全部直流電轉(zhuǎn)化為交流電，輸送至公共電網(wǎng)60，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。由于變流單元20不依附于空調(diào)機組30的控制器上，實現(xiàn)了在空調(diào)機組30不啟動的情況下，光伏電池陣列10就可以進行并網(wǎng)發(fā)電。
[0031]優(yōu)選地，本實施例的光伏空調(diào)系統(tǒng)還包括光伏匯流單元和配電單元，光伏電池陣列10、光伏匯流單元、配電單元和第二直流母線50順次連接。
[0032]優(yōu)選地，本實施例的光伏空調(diào)系統(tǒng)還包括直流升壓模塊，直流升壓模塊設置在配電單元與第二直流母線50之間。
[0033]本實施例中空調(diào)機組30為中央空調(diào)機組，優(yōu)選的為離心式冷水機組、螺桿式冷水機組或多聯(lián)式空調(diào)機組。
[0034]本實施例提供的光伏空調(diào)系統(tǒng)，在保證空調(diào)機組可以獲得正常供電的同時，實現(xiàn)了變流單元20的選型可以根據(jù)實際需求任意設置，不會受到空調(diào)機組出廠時設備參數(shù)的限制，提高了空調(diào)機組的適用性，使得空調(diào)機組可以與任意光伏電站匹配，并且不會造成光伏電站的電能浪費。
[0035]實施例2
[0036]本發(fā)明實施例2提供的光伏空調(diào)系統(tǒng)還包括變流單元20冷卻裝置，用風冷、水冷、冷媒冷等冷卻方式。使用風冷的方式則通過設置散熱器和散熱風扇來使變流單元20降溫。使用水冷的方式則通過設置水泵和水循環(huán)管路來使變流單元20降溫。
[0037]優(yōu)選地，采用冷媒冷卻的方式對變流單元進行冷卻。如圖2所示，空調(diào)機組30包括連接成制冷循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器33、第一冷凝器34、壓縮機35以及第一節(jié)流元件36。
[0038]變流單元冷卻裝置包括依次串聯(lián)設置的冷媒泵61、第二節(jié)流元件63和換熱器(圖中未示出)。冷媒泵61的第一端與第一冷凝器34連通，第二端與第二節(jié)流元件63連通，換熱器的第一端與第二節(jié)流元件63連通，第二端與蒸發(fā)器33連通，換熱器與變流單元20相接觸，通過所述換熱器與變流單元20換熱，使變流單元20降溫，即所述換熱器起冷卻器的作用。節(jié)流元件63可以是毛細管、熱力膨脹閥、電子膨脹閥或節(jié)流孔板中的一種或幾種的組合。
[0039]其中，換熱器為內(nèi)部嵌有制冷劑流道的金屬冷板，金屬冷板與變流單元相接觸，也可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況、變流單元的形狀、冷卻需求等因素，選擇適當?shù)睦鋮s器類型，例如對于不能接觸換熱或?qū)鋮s要求不高的器件，可選用翅片管式換熱器、板翅式換熱器等作為冷卻器。
[0040]變流單元冷卻裝置還包括單向閥62，單向閥62與冷媒泵61并聯(lián)設置，單向閥62的入口與第一冷凝器34連通，出口與節(jié)流元件63連通。通過設置單向閥62，可以防止冷媒倒流及冷媒旁通短路，保證有足夠的冷媒冷卻變頻器。冷媒冷卻的冷卻方式的降溫效果顯著，元器件選型要求也可適當降低。
[0041]冷媒流經(jīng)變流單元后，會吸收大量的熱能，若不釋放掉，最終都會累積到空調(diào)機組的冷媒中，造成停機狀態(tài)下的空調(diào)機組的系統(tǒng)溫度和系統(tǒng)壓力不斷上升。若冷卻系統(tǒng)在空調(diào)機組停機狀態(tài)下長期工作，系統(tǒng)溫度持續(xù)上升，則會影響對變流單元的冷卻效果，系統(tǒng)壓力不斷升高，則會影響整個制冷循環(huán)系統(tǒng)的安全性。優(yōu)選地，在換熱器與蒸發(fā)器33之間設有第二冷凝器64，從第二節(jié)流元件63流出的低溫冷媒在冷卻器處吸收變流單元散發(fā)的熱量而蒸發(fā)，變成溫度較高的冷媒蒸汽，冷媒蒸汽流至第二冷凝器64時，與空氣或水換熱，放熱冷凝，再次變?yōu)橐簯B(tài)冷媒，進入蒸發(fā)器33，回到空調(diào)機組中，完成一個冷卻循環(huán)。
[0042]第二冷凝器64的作用就是提高系統(tǒng)的可靠性，使冷卻系統(tǒng)在空調(diào)機組停機狀態(tài)下可以長期正常運轉(zhuǎn)。此外在空調(diào)機組開機工作時，第二冷凝器64還可以防止大量的熱能進入蒸發(fā)器33中而造成空調(diào)能效下降。第二冷凝器64—般選用翅片管式換熱器或板式換熱器。
[0043]當變流單元20為由多個分立的模塊組成時，則可對應的在冷媒泵61與蒸發(fā)器33之間設置多個并聯(lián)的換熱支路，每條支路上設置有節(jié)流元件以及一個或多個換熱器，為各個模塊散熱。
[0044]根據(jù)本發(fā)明提供的帶有變流單元冷卻裝置的光伏空調(diào)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在空調(diào)機組在開機和不開機的情況都能對電子功率器件進行冷卻，解決了現(xiàn)有技術中空調(diào)機組不開機無法對電子功率器件進行冷卻的問題。
[0045]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是:能適應各種不同容量的光伏電站，能使光伏電站與暖通空調(diào)無縫高效結(jié)合。同時還實現(xiàn)了在空調(diào)機組不開機的情況下實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)中電子功率器件的冷卻，提高光伏系統(tǒng)可靠性的同時延長了空調(diào)機組的壽命。
[0046]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種光伏空調(diào)系統(tǒng)，包括光伏電池陣列、空調(diào)機組、變流單元、第一直流母線、第二直流母線，其特征在于: 所述空調(diào)機組，包括用于為所述空調(diào)機組供電并作為所述空調(diào)機組標配件的第一逆變模塊，所述第一逆變模塊的容量根據(jù)所述空調(diào)機組的功率配置， 所述變流單元為獨立結(jié)構(gòu)，其第一端與公共電網(wǎng)連接，第二端通過第一直流母線與所述第一逆變模塊電連接，所述變流單元的容量根據(jù)所述光伏電池陣列和/或所述公共電網(wǎng)的需求配置， 所述光伏電池陣列，通過第二直流母線與第一直流母線電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 當所述光伏電池陣列輸出功率大于或等于所述空調(diào)機組運行所需的輸入功率時，所述空調(diào)機組僅依靠光伏電池陣列供電； 當所述光伏電池陣列輸出功率小于所述空調(diào)機組運行所需的輸入功率時，通過市電電網(wǎng)和光伏電池陣列聯(lián)合為空調(diào)機組供電。
3.根據(jù)權利要求1所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 當所述光伏電池陣列輸出功率大于所述空調(diào)機組運行所需的輸入功率時，或當所述空調(diào)機組不工作時，所述變流單元將光伏電池陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，輸送至公共電網(wǎng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述變流單元包括整流模塊和第二逆變模塊。
5.根據(jù)權利要求4所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述變流單元為四象限變流器。
6.根據(jù)權利要求1所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述光伏空調(diào)系統(tǒng)還包括設置在光伏電池陣列與第二直流母線之間的光伏匯流單元和配電單元，所述光伏電池陣列、光伏匯流單元、配電單元與第二直流母線順次連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述空調(diào)機組為離心式冷水空調(diào)機組、螺桿式冷水空調(diào)機組或多聯(lián)式空調(diào)機組。
8.根據(jù)上述任一項權利要求所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 還包括變流單元冷卻裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述空調(diào)機組還包括蒸發(fā)器和第一冷凝器， 所述變流單元冷卻裝置包括依次串聯(lián)的冷媒泵、節(jié)流元件和換熱器， 所述冷媒泵的第一端與所述第一冷凝器連通，第二端與節(jié)流元件連通，所述換熱器的第一端與節(jié)流元件連通，第二端與所述蒸發(fā)器連通，通過所述換熱器與所述變流單元換熱，使所述變流單元降溫。
10.如權利要求9所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述變流單元冷卻裝置還包括單向閥，所述單向閥與所述冷媒泵并聯(lián)，所述單向閥的入口與所述第一冷凝器連通，出口與所述節(jié)流元件連通。
11.如權利要求9所述的光伏空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述空調(diào)系統(tǒng)還包括第二冷凝器，所述第二冷凝器連接于所述換熱器與所述蒸發(fā)器之間。
【文檔編號】H02S40/32GK103486682SQ201310442150
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】趙志剛, 陳穎, 劉懷燦 申請人:珠海格力電器股份有限公司