一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，包括：光伏組件；太陽能最大功率跟蹤器，使該光伏組件始終工作效率最高；逆變器，將該太陽能最大功率跟蹤器的直流輸出轉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，連接負載；市電模塊，將市電經(jīng)變壓器降壓接入該負載；幅值相位檢測器，連接該市電模塊以獲得市電的幅值與相位；太陽能市電互補供電核心控制器單元，將該幅值和相位信息進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，本發(fā)明相對于傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，可以有效改善對環(huán)境的污染。
【專利說明】—種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，特別是涉及一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)化節(jié)奏的加快，社會能源供應的缺口正在不斷擴大，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，歐洲已走在了前面，且已取得了良好的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。作為分布式發(fā)電的一種，太陽能發(fā)電具備無污染、取之不盡用之不竭、設備使用壽命長、可就近供電、運行成本低等優(yōu)勢，使得太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景，國家對新能源產(chǎn)業(yè)更是大力扶持，技術的不斷進步更是提供了有力保障。
[0003]在我國很多大城市用電甚為緊張，對于大城市中辦公樓的用戶每年電費也是一筆不小的開銷，使用太陽能發(fā)電自用并與市電互補可以節(jié)省一筆不小的花銷，假期可將多余電量輸送給電網(wǎng)。對于農村的這些小負載用戶，將多余電能經(jīng)專用線路集中整治后，實時并網(wǎng)輸送電能。在注重經(jīng)濟效益的同時，也為國家節(jié)能減排做貢獻
[0004]目前，已投入使用的太陽能發(fā)電設備產(chǎn)品中有以下幾種，第一種:通過蓄電池將電能儲存起來，自產(chǎn)自銷，若不能自給時再求助于電網(wǎng)；第二種:通過太陽能裝置發(fā)電，然后將電能送往電網(wǎng)，自己并不消費。第一種產(chǎn)品因為蓄電池的使用使得初期投資成本高、多層轉化降低了利用效率、后期維護費用昂貴；第二種產(chǎn)品沒有考慮到用戶自用為主的經(jīng)濟效.、/■
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[0005]目前雖然也出現(xiàn)了太陽能發(fā)電與市電互補無需蓄電池組的方式，但是其仍存在如下缺點:第一不能并網(wǎng)輸送，不適宜在農村推廣；第二其太陽能發(fā)電與市電動態(tài)互補時，是根據(jù)發(fā)電量的多少給該設備切換相應的負載，其余負載由市電供電，這樣的設計需要對用戶線路進行改造，所需費用昂貴，以及功率的不匹配會產(chǎn)生電能浪費，而且不停切換負載會產(chǎn)生諧波影響整體電網(wǎng)。


【發(fā)明內容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明之一目的在于提供一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)將直流電逆變并網(wǎng)，可以改善現(xiàn)有能源結構，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低用戶電費支出，增加收入，且相對于傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，可以有效改善對環(huán)境的污染。
[0007]為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，至少包括:
[0008]光伏組件，用于將太陽能轉換為電能，其輸出連接至太陽能最大功率跟蹤器；
[0009]太陽能最大功率跟蹤器，采用MPPT技術，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，將該太陽能最大功率跟蹤器的直流輸出轉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載；
[0012]市電模塊，將市電經(jīng)變壓器降壓接入該負載；
[0013]幅值相位檢測器，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能市電互補供電核心控制器單元；
[0014]太陽能市電互補供電核心控制器單元，將該幅值和相位信息進行處理后輸出控制信號至幅值相位控制器；
[0015]幅值相位控制器，將該控制信號生成用于控制該逆變器輸出工頻交流電壓的控制信號。
[0016]進一步地，該系統(tǒng)還包括輸出功率檢測器，連接該輸出緩沖器的輸出與該太陽能市電互補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換為高壓直流電，該DC/工頻AC電路用于將該高壓直流電轉換為該工頻交流電壓。
[0018]進一步地，該逆變器將直流輸出轉換為幅值略高于市電幅值且在安全可控范圍內工頻交流電壓。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)對光伏組件采用MPPT技術，使得光伏組件始終工作效率最高，同時將太陽能發(fā)電直接逆變再經(jīng)緩沖器與市電共同給負載供電，無須蓄電池存儲，節(jié)約了成本，同時，本發(fā)明通過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)絡穩(wěn)定，并利用控制器單元時刻監(jiān)控市電的幅值相位，據(jù)此調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】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖；
[0021]圖2為本發(fā)明較佳實施例中逆變器的電路示意圖。

【具體實施方式】
[0022]以下通過特定的具體實例并結合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
[0023]圖1為本發(fā)明一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖。如圖1所示，本發(fā)明一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，包括:光伏組件10、太陽能最大功率跟蹤器20、逆變器30、輸出緩沖器40、幅值相位檢測器50、太陽能市電互補供電核心控制器單元60、幅值相位控制器70、輸出功率檢測器80以及負載90和市電100，如圖1所示。
[0024]光伏組件10用于將太陽能轉換為電能，其輸出連接至太陽能最大功率跟蹤器20，太陽能最大功率跟蹤器20采用MPPT技術，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轉換為幅值略高于市電幅值(約220V)且在安全可控范圍內(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由一個大電容和一個小電阻組成，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)絡穩(wěn)定，經(jīng)輸出緩沖器40緩沖后的交流AC電壓連接至負載90供用戶使用，市電100 —般是經(jīng)過變壓器降壓接入負載90，市電同時連接至幅值相位檢測器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能市電互補供電核心控制器單元60，經(jīng)處理后輸出控制信號至幅值相位控制器70，幅值相位控制器70將該控制信號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，輸出緩沖器40的緩沖輸出同時連接至輸出功率檢測器80以獲得不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(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轉換為低壓高頻AC如10Kz?1MHz，高頻變壓器302將低壓高頻AC轉換為穩(wěn)定的高壓高頻AC，AC/DC電路303用于將高頻高壓AC轉換為高壓直流DC，DC/工頻AC電路304用于將高壓直流DC轉換為工頻AC電壓。
[0026]可見，在圖1中太陽能光伏組件經(jīng)過太陽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)過逆變器(逆變器工作原理如圖2所示)轉化為略高于220V且在安全可控范圍內的工業(yè)用電，然后經(jīng)過輸出緩沖器與市電同時給負載供電，而自發(fā)電的電壓略高于市電，由此保證了太陽發(fā)出的電的優(yōu)先使用，以及在電量有剩余時將多余電量送至電網(wǎng)。幅值相位檢測器將檢測到的市電的幅值與相位傳送至太陽能市電互補供電核心控制器單元，然后太陽能市電互補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)指令會調整逆變器輸出電能的電壓與相位。輸出功率檢測器負責檢測逆變器的輸出功率，相當于電表，可以計算出發(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:
[0028]本發(fā)明不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)對光伏組件采用MPPT技術，使得光伏組件始終工作效率最高。
[0029]本發(fā)明不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)直接逆變再經(jīng)緩沖器與市電共同給負載供電，無須蓄電池存儲。輸出緩沖器是由一個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)絡穩(wěn)定。
[0030]本發(fā)明中的控制器單元時刻監(jiān)控市電的幅值相位，據(jù)此調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]控制器單元還檢測輸出緩沖的輸出電壓和電流，從而實時監(jiān)測系統(tǒng)的輸出功率、內部功率損耗、已發(fā)電度數(shù)、折合節(jié)省電價等數(shù)據(jù)。供用戶參考。
[0032]本發(fā)明可以改善現(xiàn)有能源結構，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性；降低用戶電費支出，增加收入，且相對于傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)不需要蓄電池，可以有效改善對環(huán)境的污染。
[0033]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
【權利要求】
1.一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，至少包括: 光伏組件，用于將太陽能轉換為電能，其輸出連接至太陽能最大功率跟蹤器； 太陽能最大功率跟蹤器，采用MPPT技術，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，將該太陽能最大功率跟蹤器的直流輸出轉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載； 市電模塊，將市電經(jīng)變壓器降壓接入該負載； 幅值相位檢測器，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能市電互補供電核心控制器單元； 太陽能市電互補供電核心控制器單元，將該幅值和相位信息進行處理后輸出控制信號至幅值相位控制器； 幅值相位控制器，將該控制信號生成用于控制該逆變器輸出工頻交流電壓的控制信號。
2.如權利要求1所述的一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包括輸出功率檢測器，連接該輸出緩沖器的輸出與該太陽能市電互補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.如權利要求2所述的一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(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換為高壓直流電，該DC/工頻AC電路用于將該高壓直流電轉換為該工頻交流電壓。
4.如權利要求3所述的一種不可調度式太陽能發(fā)電與市電互補系統(tǒng)，其特征在于:該逆變器將直流輸出轉換為幅值略高于市電幅值且在安全可控范圍內的工頻交流電壓。
【文檔編號】H02J3/40GK104362670SQ201410562757
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】沈永東, 胥飛, 張元熙 申請人:上海電機學院