智能光伏离网逆变器系统及其用电控制方法
【专利摘要】本发明涉及光伏逆变器【技术领域】，具体公开了一种智能光伏离网逆变器系统及其用电控制方法，智能光伏离网逆变器系统包括逆变器、整流器、太阳能控制器以及蓄电池，所述整流器输入端交流电源连接，输出端与所述逆变器的输入端连接，所述逆变器输出端与所述负载连接，所述太阳能控制器输入端与太阳能电池板连接，输出端与蓄电池以及逆变器连接；控制方法为通过用户的需求在错峰用电模式、AC充电关模式以及通常模式之间转换，在市电异常时还可保证用户不断电。本发明具有保证不断电，电能高效率使用，减少用户用电成本，使用方便的优点。
【专利说明】智能光伏离网逆变器系统及其用电控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏逆变器【技术领域】，尤其涉及一种智能光伏离网逆变器系统及其用 电控制方法。
【背景技术】
[0002] 现大多数光伏离网逆变器没有太多的智能的控制，都是当成一种不间断电源的方 式来做，没有站在用户的立场上来考虑用户的经济性和实用性。并且很多国家在不同的时 间段，用电收费的标准也不同，用电高峰期电费高，用户承担的成本增大。目前的光伏离网 逆变器只能作为保证电源的不间断供电，但不能根据用户需求切换不同的用电模式，减少 其用电成本。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的问题是提供一种智能光伏离网逆变器系统，其可在不同时间段根 据用户需求以不同的模式运行，保证不断电，电能高效率使用，减少用户用电成本，使用方 便。
[0004] 本发明还提供一种用电控制方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为： 一种智能光伏离网逆变器系统，其包括逆变器、整流器、太阳能控制器以及蓄电池，所 述整流器输入端交流电源连接，输出端与所述逆变器的输入端连接，所述逆变器输出端与 所述负载连接，所述太阳能控制器输入端与太阳能电池板连接，输出端与蓄电池以及逆变 器连接。
[0006] 对上述技术方案的进一步改进为，所述逆变器的输出端连接一变压器，所述变压 器的一端连接静态转换开关，所述静态转换开关的一端连接负载，另一端连接网络智能切 换器。
[0007] 对上述技术方案的进一步改进为，所述太阳能控制器的输出端连接第一电流互感 器，第一电流互感器连接逆变器的输入端。
[0008] 对上述技术方案的进一步改进为，所述蓄电池的输出端连接直流软起模块，直流 软起模块的输出端连接第二电流互感器，第二电流互感器连接所述逆变器的输入端。
[0009] 对上述技术方案的进一步改进为，所述整流器的输出端与所述逆变器的输入端各 并联一电容器。
[0010] 一种智能光伏离网逆变器系统的用电控制方法，其包括：错峰用电模式：采集太 阳能控制器以及整流器输出的电压，当太阳能控制器的输出电压高于整流器的输出电压 时，智能光伏离网逆变器系统控制由太阳能电池板和蓄电池一起给负载供电；同时采集蓄 电池的输出电压，当采集到蓄电池出现低压时，开启整流器，由太阳能电池板和整流器一起 给负载供电；AC充电关模式：当蓄电池低压时，智能光伏离网逆变器系统控制由太阳能电 池板和整流器一起给负载供电，整流器不给电池充电；通常模式：由太阳能电池板和整流 器一起给负载供电，同时一起给电池充电；市电异常模式：太阳能电池板与蓄电池一起给 负载供电；市电和太阳能都异常模式：蓄电池通过逆变器给负载供电。
[0011] 优选地，所述错峰用电模式下，尽量不用电网的能量，即当太阳能控制器的输出功 率大于负载所需功率时，太阳能电池板优先给逆变器供电满足负载，多余的功率给蓄电池 充电，整流器处于备用状态；当太阳能控制器的输出功率小于负载所需功率时，太阳能电池 板优先给逆变器供电满足负载，不够的由蓄电池补充，整流器处于备用状态。
[0012] 优选地，所述AC充电关模式下，整流器不给蓄电池充电，即当太阳能控制器的输 出功率大于负载所需功率时，太阳能电池板优先给逆变器供电满足负载，多余的功率给蓄 电池充电，整流器处于备用状态；当太阳能控制器的输出功率小于负载所需功率时，太阳能 电池板优先给逆变器供电满足负载，不够的由整流器补充，通过第二电流互感器控制整流 器的输出电流，整流器只补充不够的能量，不给电池充电。
[0013] 优选地，所述通常模式下，优先保证蓄电池储能，即当太阳能控制器的输出功率大 于负载所需功率时，太阳能电池板优先给逆变器供电满足负载，多余的功率给蓄电池充电， 整流器处于备用状态；当太阳能控制器的输出功率小于负载所需功率时，太阳能电池板和 整流器一起给负载供电并给蓄电池充电。
[0014] 本发明所述的智能光伏离网逆变器系统及其用电控制方法，其有益效果为： 设计了一套智能的光伏离网逆变器系统，在不同的用电时间段处于不同的运行模式并 自动切换，在高峰用电时段尽量不使用电网的能量，大大降低了用户的用电成本；同时高效 地使用太阳能电池板的能量，减少了能源的浪费，达到了节约能源的目的。在市电异常时， 可保证用户不断电，满足了用户的用电需求，保证生产连续进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统的系统拓扑图； 图2是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统的电路原理框图； 图3是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统用电控制方法的流程图； 图4是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统用电控制方法中错峰用电模式、AC充电 关模式以及通常模式的电量流向示意图之一； 图5是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统用电控制方法中错峰用电模式的电量 流向示意图之二； 图6是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统用电控制方法中AC充电关模式的电量 流向示意图之二； 图7是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统用电控制方法中通常模式的电量流向 不意图之-； 图8是本发明实施例智能光伏离网逆变器系统用电控制方法中市电和太阳能都异常 模式的电量流向示意图。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。
[0017] 实施例： 请参照图1、2,本发明所述的智能光伏离网逆变器系统，其包括逆变器、整流器、太阳能 控制器MPPT以及蓄电池BAT，还包括静态转换开关STS、变压器TRANS以及网络智能切换器 BYPASS (BYP)，其中，静态转换开关STS包括可切换使用的STS1和STS2。
[0018] 整流器输入端与交流电源（电网）连接，整流器输出端与逆变器的输入端连接，整 流器的输出端并联电容器C1，逆变器的输入端并联一电容器C2,逆变器的输出端连接变压 器TRANS，变压器TRANS的输出端并联一电容器C3后与静态转换开关STS2连接，静态转换 开关STS2与负载LOAD连接，静态转换开关STS1与网络智能切换器BYP连接。
[0019] 太阳能控制器MPPT输入端与太阳能电池板连接，太阳能控制器MPPT输出端连接 第一电流互感器CT1，第一电流互感器CT1输出端连接逆变器的输入端以及蓄电池。蓄电池 的输出端连接直流软起模块的输入端，直流软起模块的输出端连接第二电流互感器CT2的 输入端，第二电流互感器CT2的输出端于逆变器的输入端连接。因整流器、逆变器以及变压 器的电学符号为公知，因此在图中用电学符号表示。
[0020] 参照图3,使用上述智能光伏离网逆变器系统的用电控制方法为： 用户可以在不同时间段设置为以下各个模式，根据设定的运行时间自动在各个模式之 间转换。
[0021] 错峰用电模式：采集太阳能控制器MPPT以及整流器输出的电压，当太阳能控制器 MPPT的输出电压高于整流器的输出电压时，智能光伏离网逆变器系统控制由太阳能电池板 PV和蓄电池BAT -起给负载LOAD供电；同时采集蓄电池BAT的输出电压，当采集到蓄电池 BAT出现低压时，开启整流器，由太阳能电池板PV和整流器一起给负载LOAD供电。
[0022] AC充电关模式：当蓄电池BAT低压时，智能光伏离网逆变器系统控制由太阳能电 池板PV和整流器一起给负载LOAD供电，整流器不给蓄电池BAT充电。
[0023] 通常模式：由太阳能电池板PV和整流器一起给负载LOAD供电，同时一起给蓄电池 BAT充电。
[0024] 市电异常模式：太阳能电池板PV与蓄电池BAT -起给负载供电。
[0025] 市电和太阳能都异常模式：蓄电池BAT通过逆变器给负载LOAD供电。
[0026] 具体是：在错峰用电模式下，达到尽量不用电网的能量的效果。参照图4,即当太 阳能控制器MPPT的输出功率大于负载LOAD所需功率时，太阳能电池板PV优先给逆变器供 电满足负载LOAD，多余的功率给蓄电池BAT充电，整流器处于备用状态。此时太阳能电池板 PV功率=负载功率+蓄电池充电功率。参照图5,当太阳能控制器MPPT的输出功率小于负 载LOAD所需功率时，太阳能电池板PV优先给逆变器供电满足负载LOAD，不够的由蓄电池 BAT补充，整流器处于备用状态。此时太阳能电池板PV功率+蓄电池放电功率=负载功率。
[0027] 在AC充电关模式下，整流器不给蓄电池BAT充电。参照图4,即当太阳能控制器 MPPT的输出功率大于负载LOAD所需功率时，太阳能电池板PV优先给逆变器供电满足负载 LOAD，多余的功率给蓄电池BAT充电，整流器处于备用状态；此时太阳能电池板PV功率=负 载功率+蓄电池充电功率。参照图6,当太阳能控制器MPPT的输出功率小于负载LOAD所 需功率时，太阳能电池板PV优先给逆变器供电满足负载LOAD，不够的由整流器补充，通过 第二电流互感器CT2控制整流器的输出电流，整流器只补充不够的能量，不给蓄电池BAT充 电。此时太阳能电池板PV功率+整流器输出功率=负载功率 通常模式下，优先保证蓄电池BAT储能。参照图4,即当太阳能控制器MPPT的输出功率 大于负载LOAD所需功率时，太阳能电池板PV优先给逆变器供电满足负载LOAD，多余的功率 给蓄电池BAT充电，整流器处于备用状态；此时太阳能电池板PV功率=负载功率+蓄电池 充电功率。参照图7,当太阳能控制器MPPT的输出功率小于负载LOAD所需功率时，太阳能 电池板PV和整流器一起给负载供电并给蓄电池BAT充电，此时太阳能电池板PV功率+整 流器输出功率=负载功率+蓄电池放电功率。
[0028] 市电异常模式：太阳能电池板PV与蓄电池BAT -起给负载LOAD供电。参照图5， 即太阳能的能量小于负载LOAD时，太阳能电池板PV和蓄电池BAT -起给负载LOAD供电， 此时太阳能电池板PV功率+蓄电池放电功率=负载功率。
[0029] 市电和太阳能都异常模式：参照图8,蓄电池BAT通过逆变器给负载LOAD供电，此 时蓄电池放电功率=负载功率。
[0030] 通过以上方式，用户在不同时间段设置不同的模式，即可减少用电成本，提高用电 效率。
[0031] 当整个系统处于光伏UPS模式时，用电控制方法同上，即包括错峰用电模式、AC充 电关模式、通常模式、市电异常模式以及市电和太阳能都异常模式。
[0032] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种智能光伏离网逆变器系统，其特征在于：包括逆变器、整流器、太阳能控制器以 及蓄电池，所述整流器输入端与交流电源连接，输出端与所述逆变器的输入端连接，所述逆 变器输出端与所述负载连接，所述太阳能控制器输入端与太阳能电池板连接，输出端与蓄 电池以及逆变器连接。
2. 根据权利要求1所述智能光伏离网逆变器系统，其特征在于：所述逆变器的输出端 连接一变压器，所述变压器的一端连接静态转换开关，所述静态转换开关的一端连接负载， 另一端连接网络智能切换器。
3. 根据权利要求1所述智能光伏离网逆变器系统，其特征在于：所述太阳能控制器的 输出端连接第一电流互感器，第一电流互感器连接逆变器的输入端。
4. 根据权利要求1所述智能光伏离网逆变器系统，其特征在于：所述蓄电池的输出端 连接直流软起模块，直流软起模块的输出端连接第二电流互感器，第二电流互感器连接所 述逆变器的输入端。
5. 根据权利要求1所述智能光伏离网逆变器系统，其特征在于：所述整流器的输出端 与所述逆变器的输入端各并联一电容器。
6. -种智能光伏离网逆变器系统的用电控制方法，其特征在于： 错峰用电模式：采集太阳能控制器以及整流器输出的电压，当太阳能控制器的输出电 压高于整流器的输出电压时，智能光伏离网逆变器系统控制由太阳能电池板和蓄电池一起 给负载供电；同时采集蓄电池的输出电压，当采集到蓄电池出现低压时，开启整流器，由太 阳能电池板和整流器一起给负载供电； AC充电关模式：当蓄电池低压时，智能光伏离网逆变器系统控制由太阳能电池板和 整流器一起给负载供电，整流器不给电池充电； 通常模式：由太阳能电池板和整流器一起给负载供电，同时一起给电池充电； 市电异常模式：太阳能电池板与蓄电池一起给负载供电； 市电和太阳能都异常模式：蓄电池通过逆变器给负载供电。
7. 根据权利要求6所述智能光伏离网逆变器系统用电控制方法，其特征在于：所述错 峰用电模式下，尽量不用电网的能量，即当太阳能控制器的输出功率大于负载所需功率时， 太阳能电池板优先给逆变器供电满足负载，多余的功率给蓄电池充电，整流器处于备用状 态；当太阳能控制器的输出功率小于负载所需功率时，太阳能电池板优先给逆变器供电满 足负载，不够的由蓄电池补充，整流器处于备用状态。
8. 根据权利要求6所述智能光伏离网逆变器系统用电控制方法，其特征在于：所述AC 充电关模式下，整流器不给蓄电池充电，即当太阳能控制器的输出功率大于负载所需功率 时，太阳能电池板优先给逆变器供电满足负载，多余的功率给蓄电池充电，整流器处于备用 状态；当太阳能控制器的输出功率小于负载所需功率时，太阳能电池板优先给逆变器供电 满足负载，不够的由整流器补充，通过第二电流互感器控制整流器的输出电流，整流器只补 充不够的能量，不给电池充电。
9. 根据权利要求6所述智能光伏离网逆变器系统用电控制方法，其特征在于：所述通 常模式下，优先保证蓄电池储能，即当太阳能控制器的输出功率大于负载所需功率时，太阳 能电池板优先给逆变器供电满足负载，多余的功率给蓄电池充电，整流器处于备用状态；当 太阳能控制器的输出功率小于负载所需功率时，太阳能电池板和整流器一起给负载供电并 给蓄电池充电。
【文档编号】H02J7/35GK104113133SQ201410308017
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】贾芳, 宋清华 申请人:广东易事特电源股份有限公司