一种光伏空调电源控制装置及光伏空调系统的制作方法

本实用新型涉及光伏空调技术领域，尤其涉及一种光伏空调电源控制装置。

背景技术：

传统的化石能源已经无法满足工业发展和居民生活的需要，而太阳能是一种储量无限且清洁无污染的绿色能源，光伏发电技术目前在各领域已有广泛的应用。在变频空调供电系统中引入光伏发电系统，能够减轻电力系统的压力，同时当发生限制用电等状况时使得仍然能够正常使用空调，不仅绿色环保，而且高效节能。

多个光伏组件串并联连接后形成光伏组串或光伏阵列，各光伏组件的固有特性可能并不相同，在正常工作情况下，光伏电池的U-I和P-I特性曲线随辐照度和温度变化且呈现出典型的非线性特性。为了使光伏发电量最大化，目前在光伏空调系统中通常是通过一个变换单元来实现一个光伏组串或光伏阵列的最大功率跟踪，即由一个DC/DC变换单元同时跟踪一个光伏组串中多个光伏组件的最大功率，但是各光伏组件不仅固有特性可能不同，且实际使用时阴影遮挡、倾斜角度或光照强度等均可能不同，对整个光伏组串或光伏阵列跟踪最大功率实际并不能够使得每一块光伏组件输出最大功率，因而光伏组串或光伏阵列存在光伏组件功率失配问题。空调器的工作负荷较大，且光伏组件的功率密度有限，上述通过对整个光伏组串或光伏阵列进行功率跟踪的方法无法充分发挥各光伏组件的性能，实际光伏空调的发电效率并不高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、所需成本低、发电效率高且节能环保的光伏空调电源控制装置及光伏空调系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种光伏空调电源控制装置，其特征在于包括多个直流变换单元、汇流单元以及变频单元，各个所述直流变换单元通过所述汇流单元与所述变频单元连接，每个所述直流变换单元对应连接一个光伏组件以控制电能输出，各个所述直流变换模块输出的直流电经过所述汇流单元汇流后，由所述变频单元逆变为所需交流电提供给空调。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述直流变换单元包括MPPT控制模块以及直流变换模块，所述MPPT控制模块接收控制指令，控制所述直流变换模块进行变换以跟踪对应的所述光伏组件的最大输出功率。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述直流变换模块包括驱动电路以及依次连接的输入熔断器、输入开关、升压斩波电路、输出开关，通过所述升压斩波电路将接入的电压升压变换为所需大小的电压后输出。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述MPPT控制模块接入所述变频单元输出的空调变频状态，输出控制指令给所述升压斩波电路。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述直流变换模块的输入端和/或输出端还设置有防雷器。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述变频单元包括第一逆变模块，所述第一逆变模块的交流侧连接至空调压缩机。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述变频单元还包括第二逆变模块，所述第二逆变模块接入交流电源进行变换以补充空调所需不足的功率。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述第二逆变模块具体为双向变流模块，所述双向变流模块当光伏发电功率小于空调所需功率时，接入交流电源进行变换以补充空调所需不足的功率，以及当光伏发电功率大于空调所需功率时，将多余的能量变换回馈给电网或负载。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述汇流单元为具有防雷功能的汇流器。

本实用新型进一步公开一种光伏空调系统，包括依次连接的光伏组件、上述光伏空调电源控制装置以及空调装置，所述光伏空调电源控制装置中每个所述直流变换单元对应连接一个光伏组件以控制电能输出，所述光伏空调电源控制装置输出所需交流电提供给所述空调装置的空调压缩机供电。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型光伏空调电源控制装置，通过由一个直流变换单元对应控制一个光伏组件的输出，各个直流变换单元输出的直流电经过汇流单元汇流后，由变频单元逆变为所需交流电提供给空调，能够充分发挥各个光伏组件的性能，实现各个光伏组件之间的功率匹配，从而最大限度的提高光伏发电效率，为光伏空调提供高效的光伏电能。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本是实用新型光伏空调系统，包括光伏组件、光伏空调电源控制装置以及空调装置，光伏空调电源控制装置中每个直流变换单元对应连接一个光伏组件以控制电能输出，能够最大限度的利用每一块光伏组件的光伏发电量，不仅环保，且节能、高效。

附图说明

图1是本实施例光伏空调电源控制装置的结构示意图。

图2是本实施例直流变换单元的具体结构示意图。

图例说明：1、直流变换单元；11、MPPT控制模块；12、直流变换模块；121、驱动电路；122、输入熔断器；123、输入开关；124、升压斩波电路；125、输出开关；2、汇流单元；3、变频单元；31、第一逆变模块；32、第二逆变模块；4、光伏组件；5、空调压缩机。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例光伏空调电源控制装置，包括多个直流变换单元1、汇流单元2以及变频单元3，各个直流变换单元1通过汇流单元2与变频单元3连接，每个直流变换单元1对应连接一个光伏组件4以控制电能输出，即每一块光伏组件4与直流变换单元1一一对应连接，各个直流变换单元1输出的直流电经过汇流单元2汇流后，由变频单元3逆变为所需交流电提供给空调。

本实施例通过由一个直流变换单元1对应控制一个光伏组件4的输出，各个直流变换单元1输出的直流电经过汇流单元2汇流后，由变频单元3逆变为所需交流电提供给空调，能够充分发挥各个光伏组件4的性能，实现各个光伏组件4之间的功率匹配，从而最大限度的提高光伏发电效率，为光伏空调提供高效的光伏电能。

本实施例将各直流变换单元1通过汇流单元2直接连接至变频单元3的直流环节，与传统的空调供电系统需要经过电网传输至整流器、逆变器再提供至空调压缩机相比，能够减少光伏电能的传输环境损耗，进一步提高光伏空调的光伏发电效率。

如图2所示，本实施例中直流变换单元1包括MPPT（最大功率跟踪）控制模块11以及直流变换模块12，MPPT控制模块11接收控制指令，控制直流变换模块12进行变换以跟踪对应的光伏组件4的最大输出功率。本实施例通过一个直流变换单元1对每一块光伏组件4的最大功率进行跟踪，再直接驱动变频空调系统，能够实现每块光伏组件4发电效率的最大化。

本实施例中，直流变换模块12包括驱动电路121以及依次连接的输入熔断器122、输入开关123、升压斩波电路124、输出开关125，通过升压斩波电路124将输入电压进行升压变换，输出所需大小的电压。升压斩波电路124具体采用boost升压变换电路，根据所需电压等级控制进行升压变换，也可以根据实际需求采用其他的斩波电路。

本实施例MPPT控制模块11与变频单元3通信连接，接收变频单元3输出的空调变频的状态，输出MPPT控制指令给驱动电路121，由驱动电路121进行功率放大后驱动升压斩波电路124。

本实施例中，直流变换模块12的输入端和输出端还设置有防雷器，也可以根据实际需求在输入端或输出端设置防雷器。

本实施例中，变频单元3包括第一逆变模块31，第一逆变模块31的交流侧连接至空调压缩机5，将直流母线的能量进行变换后传输给空调压缩机5。

本实施例中，变频单元3还包括第二逆变模块32，第二逆变模块32接入交流电源进行变换以补充空调所需不足的功率。

参见图1所示，本实施例变频单元3在空调压缩机侧设置第一逆变模块31，在电网侧设置第二逆变模块32，第二逆变模块32为双向变流模块，用于对直流侧能量和电网能量进行双向变换，当光伏发电功率小于空调所需功率时，第二逆变模块32工作于整流模式，通过双向变流模块接入电网的交流电源进行变换以补充空调所需不足的功率，以及当光伏发电功率大于空调所需功率时，第二逆变模块32工作于逆变模式，将多余的能量变换后回馈给电网，也可以根据需求回馈至负载等，实现电能的回收利用，进一步提高光伏空调中能量的利用率。

本实施例中，汇流单元2为具有防雷功能的汇流器。

参见图1，本实施例上述光伏空调电源控制装置具体将各块光伏组件4分别通过直流变换单元1进行最大功率跟踪（MPPT），经过汇流单元2的汇流后送至变频单元3的直流母线，空调压缩机侧的第一逆变模块31再将直流母线的能量逆变成所需的交流电提供给空调压缩机5；若光伏发电的能量不足以满足空调压缩机5的供电需求，则由电网侧的双向变流模块工作于整流模式，接入电网的电源进行整流变换后提供不足的能量；若光伏发电的能量大于空调压缩机5的供电需求，由电网侧的双向变流模块运行于逆变模式，将多余电能进行逆变后回馈至电网，若光伏发电的能力恰好与空调压缩机5的能量需求相等，则电网侧双向变流模块不工作。通过上述光伏空调电源控制装置，能够实现每一块光伏组件4的最大功率跟踪，确保光伏发电量的最大化，同时简化了光伏能量至负载的传输环节，且能够与电网进行互补供电以及能量的回收利用。

实施例2：

本实施例光伏空调系统具体包括依次连接的光伏组件4、如实施例1的光伏空调电源控制装置以及空调装置，光伏空调电源控制装置中每个直流变换单元1对应连接一个光伏组件4以控制电能输出，各个直流变换模块1输出的直流电经过汇流单元2汇流后，由变频单元3逆变为所需交流电；光伏空调电源控制装置输出所需交流电提供给空调装置的空调压缩机5供电。采用本实施例上述光伏空调系统，能够最大限度的利用每一块光伏组件4的光伏发电量，不仅环保，且节能、高效。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。