一種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，它公開了一種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，包括太陽能電池、并網(wǎng)控制器、濾波器、交流負(fù)載、輔助電源和電網(wǎng)，所述并網(wǎng)控制器包括DC/DC變換器、DC/AC逆變器、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和檢測電路，所述太陽能電池輸出端與所述DC/DC變換器相連，所述DC/DC變換器與所述DC/AC逆變器相連，所述DC/AC逆變器與所述濾波器相連，所述DC/DC變換器與所述控制電路相連，所述DC/AC逆變器與所述驅(qū)動(dòng)電路相連，所述控制電路與所述驅(qū)動(dòng)電路相連，所述輔助電源輸入端與所述太陽能電池相連，所述輔助電源輸出端與所述控制電路相連，所述DC/AC逆變器、所述控制電路分別于所述電網(wǎng)相連。本實(shí)用新型光伏陣列發(fā)電效率高，成本低，可以對工頻家用負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)定供電。
【專利說明】—種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏并網(wǎng)發(fā)電即將太陽能轉(zhuǎn)化為電能饋送給電網(wǎng)，具有無枯竭危險(xiǎn)；清潔、安全、無噪聲；應(yīng)用范圍廣，不受資源分布地域的限制；易安裝，易運(yùn)輸，建設(shè)周期短；供電系統(tǒng)工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，其在緩解能源危機(jī)以及保護(hù)環(huán)境等方面都具有重大意義。目前，歐洲、美國、日本大規(guī)模推廣光伏并網(wǎng)發(fā)電的“屋頂計(jì)劃”，一方面以逐步取代終將枯竭的常規(guī)化石能源；另一方面避免人類的生存環(huán)境繼續(xù)惡化。我國也正在進(jìn)行西部太陽能發(fā)電工程，以改善西部生存條件和投資環(huán)境，促進(jìn)西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展。近20年來，我國也卓有成效地開展了光伏發(fā)電技術(shù)的研究，特別是通過技術(shù)引進(jìn)、消化和自主創(chuàng)新，我國光伏產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。但是，受歷史條件等各種因素的限制，我國目前掌握的技術(shù)以及積累的經(jīng)驗(yàn)與國際先進(jìn)國家相比，仍然具有一定的差距，在國際市場上缺乏競爭力，因而也不能形成成熟可靠的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。近些年來國家在973和863等重大項(xiàng)目中也將太陽電池的發(fā)展放到了重要的位置，在國家“十五”科技公關(guān)計(jì)劃中對光伏項(xiàng)目都有重大安排。我國政府己經(jīng)在推動(dòng)太陽能光伏發(fā)電發(fā)展方面取得了一系列措施。
[0003]目前，我國北京、上海、深圳等地相繼推出了光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電示范工程，為我國光伏發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了良好的市場前景，可見，未來我國光伏產(chǎn)業(yè)將得到高速發(fā)展。因此，有關(guān)光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置的研究對于我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。
[0004]目前，光伏發(fā)電技術(shù)雖然已取得很大的發(fā)展，但由于多方面的原因，還存在以下四大問題:
[0005]1、光伏陣列發(fā)電效率低
[0006]光伏發(fā)電的最基本元件是光伏陣列，主要分類為:單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜光伏電池等。光伏電池效率指的是光能轉(zhuǎn)化為電能的比率。一般來講，晶體硅光伏電池效率為10% -15%左右，非晶體光伏電池效率為5% -8%左右，薄膜光伏電池目前的轉(zhuǎn)化效率僅為2% -4%左右，由于光伏轉(zhuǎn)換效率太低，從而使光伏發(fā)電功率密度低，難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。而且由于對光電轉(zhuǎn)化場合管理的不利，真正太陽能的利用率只有50%-70%。目前，科學(xué)家們正在加緊研究，希望能大幅度提高光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換率。
[0007]2、系統(tǒng)造價(jià)成本高
[0008]由于光伏發(fā)電效率低，要發(fā)出足夠的電需要大量光伏電池板。2003年單、雙晶娃光伏電池組件的價(jià)格約為36-40元/Wp，光伏發(fā)電系統(tǒng)價(jià)格約為60-80元/WP，與目前的火力和水利發(fā)電相比，光伏發(fā)電的成本約為后者的6-20倍成本高是當(dāng)前制約光伏發(fā)電市場快速發(fā)展的主要原因。
[0009]3、發(fā)電運(yùn)行受氣候環(huán)境因素影響大
[0010]光伏發(fā)電的能源直接來自于太陽照射，而地球表面上的太陽照射受氣候的影響時(shí)有時(shí)無。另外，由于環(huán)境污染的影響，特別是空氣中的顆粒物、灰塵降落在光伏電池板上，從而阻擋了陽光的照射，減少了光線的射入量，進(jìn)而減少了光電轉(zhuǎn)換。
[0011]4、制造單晶硅和多晶硅光伏電池需要消耗相當(dāng)多的能源
[0012]硅是地球上各種元素中含量僅次于氧的元素，主要存在形式是沙子，從沙子變成多晶硅和單晶硅要經(jīng)過多道化學(xué)和物理工序，其間，要消耗相當(dāng)多的能量，這也是它們生產(chǎn)成本高的原因。制造非晶硅光伏電池所需的能耗則少的多，人們正在為提高它的穩(wěn)定性和工作壽命，降低它的內(nèi)阻從而提高它的光電轉(zhuǎn)換效率而不懈努力。
[0013]中國專利201120369657.7公開了一種太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，包括光伏電池板、蓄電池、逆變器、電流控制器、時(shí)控器、電壓調(diào)節(jié)器和防電網(wǎng)反充電保護(hù)器，光伏電池板連接蓄電池，蓄電池連接逆變器，逆變器連接電流控制器，電流控制器連接時(shí)間控制器，時(shí)間控制器連接電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器輸出連接電網(wǎng)，電壓調(diào)節(jié)器與電網(wǎng)之間設(shè)有防電網(wǎng)反充電保護(hù)器；電流控制器內(nèi)設(shè)有自動(dòng)控制電流的電子芯片。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)思合理，設(shè)備精煉，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用壽命長，安裝維護(hù)簡便，具有廣泛的市場價(jià)值。但是該實(shí)用新型不能方便的進(jìn)行信號(hào)捕獲，外圍電路較多，有待改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0014]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光伏陣列發(fā)電效率高，成本低，發(fā)電運(yùn)行受氣候環(huán)境因素影響小的光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0016]一種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，其特征在于，包括太陽能電池、并網(wǎng)控制器、濾波器、交流負(fù)載、輔助電源和電網(wǎng)，所述并網(wǎng)控制器包括DC/DC變換器、DC/AC逆變器、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和檢測電路，所述太陽能電池輸出端與所述DC/DC變換器相連，所述DC/DC變換器與所述DC/AC逆變器相連，所述DC/AC逆變器與所述濾波器相連，所述DC/DC變換器與所述控制電路相連，所述DC/AC逆變器與所述驅(qū)動(dòng)電路相連，所述控制電路與所述驅(qū)動(dòng)電路相連，所述輔助電源輸入端與所述太陽能電池相連，所述輔助電源輸出端與所述控制電路相連，所述DC/AC逆變器、所述控制電路分別于所述電網(wǎng)相連。
[0017]優(yōu)選的，還包括單片機(jī)SPMC75H2413A，所述單片機(jī)SPMC75H2413A控制所述控制電路和所述驅(qū)動(dòng)電路。
[0018]優(yōu)選的，還包括IR2133芯片，所述IR2133芯片及其外圍電路完成DC/DC變換和DC/AC變換的全橋驅(qū)動(dòng)。
[0019]優(yōu)選的，還包括雙路PWM控制器SG3525，所述雙路PWM控制器SG3525控制DC/DC變換，所述DC/AC變換由所述單片機(jī)SPMC75H2413A產(chǎn)生SPWM波完成。
[0020]更優(yōu)選的，所述檢測電路包括電壓電流檢測電路和同步信號(hào)檢測電路，所述電壓電流檢測電路提供欠壓，過流保護(hù)和最大功率點(diǎn)跟蹤所需的實(shí)時(shí)信號(hào)，所述同步信號(hào)檢測完成輸出電信號(hào)與所述電網(wǎng)電信號(hào)的O相位同步。以達(dá)到安全、有效、穩(wěn)定的提供電能的目的
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型DC/DC電路控制部分采用雙路PWM控制器SG3525，可以進(jìn)行死區(qū)、頻率等參數(shù)設(shè)置及過流、欠壓等檢測，并可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，利用其進(jìn)行閉環(huán)控制，只需用開環(huán)調(diào)節(jié)后跳線到閉環(huán)模式就可完成閉環(huán)，即輸出不隨輸入的改變而變化，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。本實(shí)用新型光伏陣列發(fā)電效率高，成本低，發(fā)電運(yùn)行受氣候環(huán)境因素影響小，可以對工頻家用負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)定供電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型原理框圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型DC/DC變換器電路原理圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型DC/AC逆變器電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。
[0026]如圖1、圖2、圖3所示，一種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，包括太陽能電池、并網(wǎng)控制器、濾波器、交流負(fù)載、輔助電源和電網(wǎng)，并網(wǎng)控制器包括DC/DC變換器、DC/AC逆變器、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和檢測電路，太陽能電池輸出端與所述DC/DC變換器相連，DC/DC變換器與DC/AC逆變器相連，DC/AC逆變器與濾波器相連，DC/DC變換器與控制電路相連，DC/AC逆變器與驅(qū)動(dòng)電路相連，控制電路與驅(qū)動(dòng)電路相連，輔助電源輸入端與太陽能電池相連，輔助電源輸出端與控制電路相連，DC/AC逆變器、控制電路分別于電網(wǎng)相連。控制電路和驅(qū)動(dòng)電路由單片機(jī)SPMC75H2413A控制；IR2133芯片及其外圍電路完成DC/DC變換和DC/AC變換的全橋驅(qū)動(dòng)。SG3525芯片控制DC/DC變換，DC/AC變換則由單片機(jī)SPMC75H2413A產(chǎn)生SPWM波完成，其中輸出電壓電流檢測電路主要提供欠壓，過流保護(hù)和最大功率點(diǎn)跟蹤所需的實(shí)時(shí)信號(hào)，同步信號(hào)檢測完成輸出電信號(hào)與電網(wǎng)電信號(hào)的O相位同步，以達(dá)到安全、有效、穩(wěn)定的提供電能的目的。
[0027]本實(shí)用新型太陽能電池輸出60V左右的直流電通過DC/DC變換為310V以上的直流電壓，后經(jīng)DC/AC逆變器變換成交流，將DC/AC逆變器變后的交流經(jīng)LC濾波器濾波后得到與電網(wǎng)電壓220V/50HZ同步的工頻正弦交流電壓。
[0028]本實(shí)用新型的控制電路由輔助電源供電，輔助電源的輸入能量也來自太陽電池板。輔助電源在較低的輸入電壓下就可以工作，如果太陽電池板的輸出已不能滿足開關(guān)電源的工作，整個(gè)裝置就都停止工作。一旦太陽電池板的輸出能使輔助電源工作，整個(gè)系統(tǒng)就處于待機(jī)狀態(tài)。
[0029]當(dāng)太陽能電池板的輸出電壓小到某一特定數(shù)值以下時(shí)，說明此時(shí)的光強(qiáng)已經(jīng)很弱，不能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，CPU會(huì)通知SG3525停止(off)工作。當(dāng)太陽電池板的開路電壓達(dá)到足夠大的值時(shí)，表明此時(shí)的光強(qiáng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電并網(wǎng)，CPU向SG3525發(fā)出啟動(dòng)(on)工作的信號(hào)。
[0030]控制電路及驅(qū)動(dòng)電路需要不同的直流電源供電，而輸入只有取自蓄電池的24V電壓。因此將輔助電源設(shè)計(jì)為24V輸入、多路輸出的開關(guān)電源，其中輸出有一路5V，給逆變控制電路供電，另有三路24V和5V作為驅(qū)動(dòng)電路的電源。為達(dá)到較好的隔離效果和穩(wěn)定性，采用ANSJ的直流電壓模塊HDW3/5系列，它具有寬范圍輸入、長期短路保護(hù)、自恢復(fù)，輸入與輸出隔離等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)換效率一般為80%開關(guān)頻率300KHz 士 30KHz，并且體積輕便。
[0031]本實(shí)用新型DC/DC電路控制部分采用雙路PWM控制器SG3525，可以進(jìn)行死區(qū)、頻率等參數(shù)設(shè)置及過流、欠壓等檢測，并可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，利用其進(jìn)行閉環(huán)控制，只需用開環(huán)調(diào)節(jié)后跳線到閉環(huán)模式就可完成閉環(huán)，即輸出不隨輸入的改變而變化，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。本實(shí)用新型光伏陣列發(fā)電效率高，成本低，發(fā)電運(yùn)行受氣候環(huán)境因素影響小，可以對工頻家用負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)定供電。
[0032]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，其特征在于，包括太陽能電池、并網(wǎng)控制器、濾波器、交流負(fù)載、輔助電源和電網(wǎng)，所述并網(wǎng)控制器包括DC/DC變換器、DC/AC逆變器、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和檢測電路，所述太陽能電池輸出端與所述DC/DC變換器相連，所述DC/DC變換器與所述DC/AC逆變器相連，所述DC/AC逆變器與所述濾波器相連，所述DC/DC變換器與所述控制電路相連，所述DC/AC逆變器與所述驅(qū)動(dòng)電路相連，所述控制電路與所述驅(qū)動(dòng)電路相連，所述輔助電源輸入端與所述太陽能電池相連，所述輔助電源輸出端與所述控制電路相連，所述DC/AC逆變器、所述控制電路分別于所述電網(wǎng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，其特征在于，還包括單片機(jī)SPMC75H2413A，所述單片機(jī)SPMC75H2413A控制所述控制電路和所述驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，其特征在于，還包括IR2133芯片，所述IR2133芯片及其外圍電路完成DC/DC變換和DC/AC變換的全橋驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，其特征在于，還包括雙路PWM控制器SG3525，所述雙路PWM控制器SG3525控制DC/DC變換，所述DC/AC變換由所述單片機(jī)SPMC75H2413A 產(chǎn)生 SPWM 波完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置，其特征在于，所述檢測電路包括電壓電流檢測電路和同步信號(hào)檢測電路，所述電壓電流檢測電路提供欠壓，過流保護(hù)和最大功率點(diǎn)跟蹤所需的實(shí)時(shí)信號(hào)，所述同步信號(hào)檢測完成輸出電信號(hào)與所述電網(wǎng)電信號(hào)的O相位同止/J/ O
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK204089217SQ201420516912
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】馬紅梅, 鄧永紅, 張全柱 申請人:華北科技學(xué)院