農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，包括光伏發(fā)電板、充放電電路、蓄電池組和電源管理電路，電源管理電路中，逆變器的輸出端接有電感L1和電容C1，C1的兩端經(jīng)輸出電能表并入市電電網(wǎng)，在輸出電能表上連接有開關(guān)K1；C1的兩端還經(jīng)過開關(guān)K2與本地負(fù)載相連，C1與開關(guān)K2之間連接有變壓器和開關(guān)K3；在輸入電能表的輸出端接有電感L2、電容C2和開關(guān)K4，C2連接在本地負(fù)載的供電端子之間。其效果是：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，隨著蓄電池組放電情況的改變，可以通過開關(guān)切換系統(tǒng)的工作狀態(tài)之間，利用電感和電容可以有效濾除開關(guān)切換時(shí)所引起的尖脈沖，同時(shí)能夠保證本地負(fù)載不間斷、平穩(wěn)運(yùn)行。
【專利說明】農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及輸配電控制領(lǐng)域，具體地講，是一種農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源和環(huán)境問題日益受到人們的關(guān)注。常規(guī)能源不僅資源有限，甚至造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，與可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能環(huán)保的科學(xué)策略相悖。為了減少對(duì)環(huán)境的影響，滿足不斷增長(zhǎng)的能源需求，目前國家正在大力推廣光伏發(fā)電項(xiàng)目，并已經(jīng)開通了小型光伏發(fā)電站并網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。
[0003]作為農(nóng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)而言,通過分布式的小型光伏發(fā)電站并網(wǎng)，一方面可以滿足各自的用電需求，另一方面還可以將多余的電能賣給供電公司，提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。
[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)中，人們研究的熱點(diǎn)大多是如何提高光伏發(fā)電板的發(fā)電效率，或者是如何保證蓄電池組的使用壽命，當(dāng)蓄電池電能輸出不足時(shí)，往往也是直接將本地負(fù)載改切到市電電網(wǎng)中，在投切時(shí)難以保證設(shè)備不間斷工作，同時(shí)容易出現(xiàn)尖脈沖電流，對(duì)本地負(fù)載造成損害，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，當(dāng)光伏發(fā)電充足時(shí)，可以在對(duì)本地負(fù)載供電的同時(shí)并入市電電網(wǎng)，向異地負(fù)載供電；當(dāng)光伏發(fā)電不足時(shí)，切斷并網(wǎng)輸出，利用蓄電池組向本地負(fù)載獨(dú)立供電；當(dāng)蓄電池組存儲(chǔ)的電能無法支撐本地負(fù)載時(shí)，再通過接入市電電網(wǎng)，利用市電電網(wǎng)向本地負(fù)載供電，在控制過程中，各種工作狀態(tài)的切換過程中，能夠克服電流脈沖效應(yīng)，保證本地負(fù)載持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]一種農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，包括光伏發(fā)電板、充放電電路、蓄電池組和電源管理電路，所述光伏發(fā)電板經(jīng)過充放電電路的充電端口向所述蓄電池組充電，該蓄電池組再經(jīng)過所述充放電電路的放電端口接入所述電源管理電路，所述電源管理電路一方面向本地負(fù)載供電，另一方面還可并入市電電網(wǎng)向異地負(fù)載供電，其關(guān)鍵在于:
[0008]所述電源管理電路中包括一連接所述充放電電路的逆變器，該逆變器的兩個(gè)輸出端之間串接有電感LI和電容Cl，電容Cl的兩端經(jīng)過輸出電能表并入所述市電電網(wǎng)，在所述輸出電能表的輸入端上連接有用于切斷本地輸出的開關(guān)元件Kl ；
[0009]所述電容Cl的兩端還經(jīng)過開關(guān)元件K2與所述本地負(fù)載的兩個(gè)供電端子相連，在電容Cl與所述開關(guān)元件K2之間連接有一變壓器T和用于控制該變壓器T接入的開關(guān)元件K3 ；
[0010]在所述電源管理電路中還設(shè)置有輸入電能表，該輸入電能表的輸入端與所述市電電網(wǎng)相連，該輸入電能表的兩個(gè)輸出端之間串接有電感L2和電容C2，所述電容C2連接在本地負(fù)載的兩個(gè)供電端子之間，在輸入電能表的輸出端上還連接有用于切斷市電輸入的開關(guān)元件K4。
[0011]基于上述電路結(jié)構(gòu),通過輸出電能表可以對(duì)本地光伏發(fā)電站向市電電網(wǎng)輸出的電能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過輸入電能表可以對(duì)市電電網(wǎng)向本地負(fù)載輸入的電能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，便于輸出和輸入的計(jì)費(fèi)管理。
[0012]在光照充足的情況下，光伏發(fā)電板發(fā)電量足，開關(guān)元件Kl、Κ2接通，開關(guān)元件Κ4斷開，逆變器輸出的電能可以通過輸出電能表送入市電網(wǎng)絡(luò)，向異地負(fù)載供電；同時(shí)通過開關(guān)元件Κ3切斷變壓器T的接入，逆變器輸出的電能還直接向本地負(fù)載供電。
[0013]當(dāng)光伏發(fā)電板發(fā)電不足時(shí)，開關(guān)元件Kl、Κ4斷開，開關(guān)元件Κ2接通，同時(shí)通過開關(guān)元件Κ3接入變壓器Τ，逆變器輸出的電能經(jīng)過變壓器T升壓后再單獨(dú)向本地負(fù)載供電，在逆變器的輸出端連接有電感LI和電容Cl，可以起到諧振補(bǔ)償作用，同時(shí)，因?yàn)楸镜刎?fù)載的兩個(gè)供電端子之間連接有電容C2，還可以濾除開關(guān)切換過程中的尖脈沖，保證負(fù)載平穩(wěn)運(yùn)行。
[0014]隨著蓄電池組電能的消耗，當(dāng)逆變器輸出的電能無法滿足本地負(fù)載的用電需求時(shí)，開關(guān)元件Κ1、Κ2斷開，開關(guān)元件Κ4接通，此時(shí)市電電網(wǎng)中的電能經(jīng)過輸入電能表后直接向本地負(fù)載供電，停止消耗蓄電池組的電能，由于在輸入電能表的兩個(gè)輸出端之間連接有電感L2和電容C2，可以起到諧振補(bǔ)償作用，同時(shí)，因?yàn)殡娙軨2的存在，也能濾除開關(guān)切換過程中的尖脈沖，保證負(fù)載平穩(wěn)運(yùn)行。
[0015]各種開關(guān)元件可以采用機(jī)械式的切換開關(guān)，也可以采用電氣式的切換開關(guān)，在開關(guān)控制過程中，可以采用模擬電路或數(shù)字電路對(duì)各種控制參數(shù)進(jìn)行檢查，并實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)元件的控制。電源管理電路中的各個(gè)電路元件可以統(tǒng)一安裝在一個(gè)箱體內(nèi)，作為農(nóng)網(wǎng)入戶電源箱，便于管理和維護(hù)。
[0016]作為進(jìn)一步描述，所述開關(guān)元件Κ3由繼電器J3實(shí)現(xiàn)，繼電器J3的公共觸點(diǎn)與所述電容Cl的高電平端相連，繼電器J3的常開觸點(diǎn)與變壓器T初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的兩個(gè)同名端連接，變壓器T初級(jí)繞組的另一端接電容Cl的低電平端，變壓器T次級(jí)繞組的另一端經(jīng)過所述開關(guān)元件Κ2接本地負(fù)載的火線端子，所述開關(guān)元件Κ2的輸入端還連接該繼電器J3的常閉觸點(diǎn)。
[0017]基于上述連線方式，通過相應(yīng)的控制參數(shù)檢測(cè)和對(duì)繼電器J3線圈繞組的通電控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，即可滿足變壓器T的接入控制。
[0018]再進(jìn)一步描述，為了保證開關(guān)元件Kl和開關(guān)元件Κ3同步切換，所述開關(guān)元件Kl采用繼電器Jl的常閉開關(guān)，且繼電器Jl與所述繼電器J3的線圈通電狀況相同。
[0019]結(jié)合農(nóng)用電網(wǎng)本地負(fù)載用電需求，所述變壓器T的型號(hào)為BK-1500VA 220V/24V,當(dāng)蓄電池組放電略低于220V的情況下，通過變壓器T將逆變器輸出的電壓提升24V，以維持本地負(fù)載正常運(yùn)行。
[0020]為了避免蓄電池組和市電電網(wǎng)同時(shí)對(duì)本地負(fù)載供電，所述開關(guān)元件Κ2與開關(guān)元件Κ4采用電氣互鎖或機(jī)械互鎖。
[0021]為了便于實(shí)現(xiàn)互鎖控制，所述開關(guān)元件Κ2與開關(guān)元件Κ4采用繼電器J2實(shí)現(xiàn)，其中開關(guān)元件Κ2采用繼電器J2中的常閉開關(guān)，開關(guān)元件Κ4采用繼電器J2中的常開開關(guān)。
[0022]為了同時(shí)對(duì)兩路線路進(jìn)行切斷，所述開關(guān)元件Kl、開關(guān)元件Κ2以及開關(guān)元件Κ4均為雙刀雙擲開關(guān)。
[0023]為了實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)元件的智能控制，在所述電源管理電路中設(shè)置有電壓采樣電路和控制器，所述電壓采樣電路用于采集充放電電路的放電電壓，所述控制器用于控制所述電源管理電路中各個(gè)開關(guān)元件的開閉狀態(tài)。
[0024]為了提高系統(tǒng)的安全性，在所述市電電網(wǎng)與輸入電能表之間連接有熔斷器。
[0025]本實(shí)用新型的顯著效果是:電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，隨著蓄電池組放電情況的改變，可以通過開關(guān)元件控制系統(tǒng)在各種工作狀態(tài)之間自由切換，利用電感和電容的諧振特性，可以有效濾除開關(guān)切換時(shí)所引起的尖脈沖，同時(shí)能夠保證本地負(fù)載不間斷、平穩(wěn)運(yùn)行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0027]圖2是圖1中電源管理電路的第一實(shí)施電路原理圖；
[0028]圖3是圖1中電源管理電路的第二實(shí)施電路原理圖；
[0029]圖4是繼電器的控制電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]如圖1所不,一種農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路,包括光伏發(fā)電板、充放電電路、蓄電池組和電源管理電路，所述光伏發(fā)電板經(jīng)過充放電電路的充電端口向所述蓄電池組充電，該蓄電池組再經(jīng)過所述充放電電路的放電端口接入所述電源管理電路，所述電源管理電路一方面向本地負(fù)載供電，另一方面還可并入市電電網(wǎng)向異地負(fù)載供電。
[0032]如圖2所示，作為一種實(shí)施方式，所述電源管理電路中包括一連接所述充放電電路的逆變器，該逆變器的兩個(gè)輸出端之間串接有電感LI和電容Cl，電容Cl的兩端經(jīng)過輸出電能表并入所述市電電網(wǎng)，在所述輸出電能表的輸入端上連接有用于切斷本地輸出的開關(guān)元件Kl ；
[0033]所述電容Cl的兩端還經(jīng)過開關(guān)元件K2與所述本地負(fù)載的兩個(gè)供電端子相連，在電容Cl與所述開關(guān)元件K2之間連接有一變壓器T和用于控制該變壓器T接入的開關(guān)元件K3 ；
[0034]在所述電源管理電路中還設(shè)置有輸入電能表，該輸入電能表的輸入端與所述市電電網(wǎng)相連，該輸入電能表的兩個(gè)輸出端之間串接有電感L2和電容C2，所述電容C2連接在本地負(fù)載的兩個(gè)供電端子之間，在輸入電能表的輸出端上還連接有用于切斷市電輸入的開關(guān)元件K4。
[0035]在本實(shí)施例中，開關(guān)元件K3由繼電器J3實(shí)現(xiàn)，繼電器J3的公共觸點(diǎn)與所述電容Cl的高電平端相連，繼電器J3的常開觸點(diǎn)與變壓器T初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的兩個(gè)同名端連接，變壓器T初級(jí)繞組的另一端接電容Cl的低電平端，變壓器T次級(jí)繞組的另一端經(jīng)過所述開關(guān)元件K2接本地負(fù)載的火線端子，所述開關(guān)元件K2的輸入端還連接該繼電器J3的常閉觸點(diǎn)，這里所采用的變壓器T的型號(hào)為BK-1500VA220V/24V，可將逆變器輸出的電壓提升24V，使得蓄電池組放電電壓下降的初始階段，可以提供一段時(shí)間的升壓補(bǔ)償。
[0036]如圖3所示，作為另一實(shí)施方式，開關(guān)元件K1、開關(guān)元件K2以及開關(guān)元件K4均為雙刀雙擲開關(guān)。
[0037]為了便于控制，所述開關(guān)元件Kl采用繼電器Jl的常閉開關(guān)，且繼電器Jl與所述繼電器J3的線圈通電狀況相同，所述開關(guān)元件K2與開關(guān)元件K4采用繼電器J2實(shí)現(xiàn)，其中開關(guān)元件K2采用繼電器J2中的常閉開關(guān)，開關(guān)元件K4采用繼電器J2中的常開開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)元件K2與開關(guān)元件K4互鎖。
[0038]如圖4所示，在所述電源管理電路中設(shè)置有電壓采樣電路和控制器，所述電壓采樣電路用于采集充放電電路的放電電壓，所述控制器用于控制所述電源管理電路中各個(gè)開關(guān)元件的開閉狀態(tài)，控制器可以設(shè)定Vl?V2這樣一個(gè)閾值范圍，當(dāng)蓄電池組放電電壓Vout大于V2時(shí)，繼電器Jl、J2以及J3均不通電，開關(guān)元件Kl閉合，開關(guān)元件K2閉合，開關(guān)元件K3常閉觸點(diǎn)接通，開關(guān)元件K4斷開，光伏發(fā)電即可向市電電網(wǎng)輸出電能，又可為本地負(fù)載供電；當(dāng)Vout處于Vl?V2之間，繼電器Jl、J3通電，繼電器J2不通電，此時(shí)，開關(guān)元件Kl斷開，開關(guān)元件K2閉合，開關(guān)元件K3常開觸點(diǎn)接通，開關(guān)元件K4斷開，光伏發(fā)電停止向市電電網(wǎng)輸出電能，單獨(dú)為本地負(fù)載供電；當(dāng)Vout小于Vl時(shí)，繼電器Jl、J2、J3均通電，此時(shí)，開關(guān)元件Kl斷開，開關(guān)元件K2斷開，開關(guān)元件K4閉合，本地負(fù)載由市電電網(wǎng)供電，從而實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出狀態(tài)檢測(cè)和相應(yīng)工作狀態(tài)之間的切換。
[0039]在本例中可以直接利用控制器進(jìn)行AD采樣，然后由控制管腳輸出相應(yīng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通，從而控制繼電器工作；當(dāng)然也可以采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，利用電壓比較器以及其它開關(guān)元件搭建相應(yīng)的控制電路。
[0040]從圖2和圖3還可以看出，在實(shí)施過程中，為了保證本地供電安全，在所述市電電網(wǎng)與輸入電能表之間連接有熔斷器F。
[0041]最后需要說明的是，本實(shí)施例僅僅對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，并不限于說明書附圖所指的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不違背本實(shí)用新型宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以作出多種類似的表示，這樣的變換均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，包括光伏發(fā)電板、充放電電路、蓄電池組和電源管理電路，所述光伏發(fā)電板經(jīng)過充放電電路的充電端口向所述蓄電池組充電，該蓄電池組再經(jīng)過所述充放電電路的放電端口接入所述電源管理電路，所述電源管理電路一方面向本地負(fù)載供電，另一方面還可并入市電電網(wǎng)向異地負(fù)載供電，其特征在于: 所述電源管理電路中包括一連接所述充放電電路的逆變器，該逆變器的兩個(gè)輸出端之間串接有電感LI和電容Cl，電容Cl的兩端經(jīng)過輸出電能表并入所述市電電網(wǎng)，在所述輸出電能表的輸入端上連接有用于切斷本地輸出的開關(guān)元件Kl ； 所述電容Cl的兩端還經(jīng)過開關(guān)元件K2與所述本地負(fù)載的兩個(gè)供電端子相連，在電容Cl與所述開關(guān)元件K2之間連接有一變壓器T和用于控制該變壓器T接入的開關(guān)元件K3 ； 在所述電源管理電路中還設(shè)置有輸入電能表，該輸入電能表的輸入端與所述市電電網(wǎng)相連，該輸入電能表的兩個(gè)輸出端之間串接有電感L2和電容C2，所述電容C2連接在本地負(fù)載的兩個(gè)供電端子之間，在輸入電能表的輸出端上還連接有用于切斷市電輸入的開關(guān)元件K4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:所述開關(guān)元件K3由繼電器J3實(shí)現(xiàn)，繼電器J3的公共觸點(diǎn)與所述電容Cl的高電平端相連，繼電器J3的常開觸點(diǎn)與變壓器T初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的兩個(gè)同名端連接，變壓器T初級(jí)繞組的另一端接電容Cl的低電平端，變壓器T次級(jí)繞組的另一端經(jīng)過所述開關(guān)元件K2接本地負(fù)載的火線端子，所述開關(guān)元件K2的輸入端還連接該繼電器J3的常閉觸點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:所述開關(guān)元件Kl采用繼電器Jl的常閉開關(guān)，且繼電器Jl與所述繼電器J3的線圈通電狀況相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:所述變壓器T的型號(hào)為BK-1500VA 220V/24V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:所述開關(guān)元件K2與開關(guān)元件K4采用電氣互鎖或機(jī)械互鎖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:所述開關(guān)元件K2與開關(guān)元件K4采用繼電器J2實(shí)現(xiàn)，其中開關(guān)元件K2采用繼電器J2中的常閉開關(guān)，開關(guān)元件K4采用繼電器J2中的常開開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:所述開關(guān)元件K1、開關(guān)元件K2以及開關(guān)元件K4均為雙刀雙擲開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或7所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:在所述電源管理電路中設(shè)置有電壓采樣電路和控制器，所述電壓采樣電路用于采集充放電電路的放電電壓，所述控制器用于控制所述電源管理電路中各個(gè)開關(guān)元件的開閉狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)用光伏發(fā)電并網(wǎng)管理控制電路，其特征在于:在所述市電電網(wǎng)與輸入電能表之間連接有熔斷器。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK204089218SQ201420517940
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】李建杰, 馮輝, 方敬滔, 孫洪波, 黃延舉, 劉佳, 任毅, 曹偉龍, 駱曉明, 商振 申請(qǐng)人:國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司