智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的制作方法

本发明涉及一种智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统，特别是一种能够针对不同电源供应在使用上能够区分能源优先等级的智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统。

背景技术：

现有的传统的光伏能逆变储能装置，并不具备有智能化的能量管理作用，亦即针对市电电源、光伏能电源及电池电源等不同电源供应给负载时，现有的光伏能逆变储能装置皆是针对用电环境的条件及需求，以手动方式进行能源优先级设定。对于电费计价方式不同的使用条件，无法做到智能化的能源管理，有待且必要加以改善。

技术实现要素：

本发明涉及一种智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统，运用于市电、光伏能以及电池等不同电源的逆变储能系统电路中，用于供应负载所需的电能。本发明具备有实时控制所述不同电源供应在使用上的能源优先等级；同时本发明提供使用者能够一键式的智能化设定所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统，能配合当主电路装置或是电路系统改版时，其操作系统亦可随之以简单的一键式的插入方式，执行操作系统的更新或设定，有效提升能源使用的效率，且优化能源管理的流程与步骤，减少不同电能的能量来源无谓的消耗，达成绿能减碳的经济效益。

本发明的智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统，包括有一光伏能逆变储能装置及一人机接口控制器；所述光伏能逆变储能装置包括有：一第一信号孔，设于所述光伏能逆变储能装置的一前端；及一容置空间，设于所述光伏能逆变储能装置的另一前端上方；其中所述光伏能逆变储能装置内部设置有复数个电路组件，以执行不同电源供应给负载的不同运作。所述人机接口控制器能插入所述容置空间中，且电性耦接所述光伏能逆变储能装置中的所述复数个电路组件；所述人机接口控制器包括有：一中央运算单元；一实时控制模块，耦接于所述中央运算单元，执行控制所述光伏能逆变储能装置中电源使用上的能源优先等级；一一键设定单元，耦接于所述中央运算单元，所述一键设定单元使一外接组件能执行所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统中的操作系统更新/设定；一无线通信模块，耦接于所述中央运算单元，执行所述人机接口控制器与所述光伏能逆变储能装置间的无线通信；及一usb接口单元，耦接于所述中央运算单元及所述一键设定单元，用于电性连接所述外接组件。其中，所述人机接口控制器于所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能装置运作时，是能够抽离出所述容置空间，并安装到不同于所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能装置的位置而执行操作，并以无线通信执行控制所述光伏能逆变储能装置；同时所述人机接口控制器也能搭配其他型号离网型光伏能逆变器，升级原本不具有智能化能量管理功能的逆变器。

在一实施例中，所述人机接口控制器的一侧边设置有一第二信号孔，所述第二信号孔是用于提供有线连接于所述光伏能逆变储能装置的所述第一信号孔，以执行有线通信的操作控制；并且所述第二信号孔连接于一有线通信接口，再由所述有线通信接口连接至所述中央运算单元。

在一实施例中，所述人机接口控制器的前侧设有一插孔，所述插孔用于插接所述外接组件，使所述人机接口控制器能执行更新/设定的操作。

在一实施例中，所述人机接口控制器中包括有一显示模块，所述显示模块是与所述中央运算单元耦接，用于让所述人机接口控制器中的一屏幕执行画面显示。

在一实施例中，所述人机接口控制器中包括有一按钮单元及一触压单元，所述按钮单元耦接于所述中央运算单元，用于提供一用户执行击键的控制；所述触压单元耦接于所述中央运算单元，用于提供所述使用者执行触压输入的控制。

在一实施例中，所述实时控制模块中包括有：一早中晚设定模块，用于设定早上、中午、晚上依据不同时间段的能源状态，分时设定负载供电及电池充放电的能源优先等级状态；一月份设定模块，用于设定不同月份的负载供电及电池充放电的能源优先等级状态；一装设地区日照数据库，同时电性耦接于所述早中晚设定模块以及所述月份设定模块，所述装设地区日照数据库是提供所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区的地理环境气候中的每一日、月、季的日照时间数据，使所述早中晚设定模块以及所述月份设定模块能优化所述能源优先等级状态；及一装设地区月份温度数据库，同时电性耦接于所述早中晚设定模块及所述月份设定模块，用于提供所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区一年中每一个月份的平均温度数据。

在一实施例中，所述一键设定单元中包括有：一外接端口接口，电性耦接于所述usb接口单元；一判定更新/设定单元，电性耦接于所述外接端口接口，用于判定所述外接组件是否用于执行所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统的更新或设定；一选择更新/设定单元，电性耦接于所述判定更新/设定单元，用于让一用户能选择是否需要让所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统被更新或设定；及一更新/设定控制模块，电性耦接于所述选择更新/设定单元，用于执行所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统的更新或设定。

在一实施例中，所述光伏能逆变储能装置中所述复数个电路组件中包括有：一接口传输单元，耦接于所述第一信号孔，用于作为信号传输的接口；一无线通信模块，耦接于所述接口传输单元，用于执行与所述人机接口控制器之间执行无线通信传输；一主电路控制器，耦接于所述接口传输单元，为所述光伏能逆变储能装置中的主要控制器；一驱动电路，耦接于所述主电路控制器，用于驱动后端所耦接的电路；至少一逆变器电路模块，耦接于所述驱动电路，用于形成电源逆变电路的电路拓朴架构；一电源输入模块，耦接与所述至少一逆变器电路模块，所述电源输入模块包括有一光伏能电源、一市电电源及至少一电池电源；及一电源输出模块，耦接于所述至少一逆变器电路模块，用于输出所述负载所需的电源。

在一实施例中，所述实时控制模块中包括有：一季节设定模块，用于设定不同季节负载供电的能源优先等级状态；及一装设地区雨季分布数据库，同时电性耦接于所述月份设定模块以及所述季节设定模块，用于提供所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区一年中有关雨季分布的相关资料。

在一实施例中，所述实时控制模块中包括有一装设地区特殊天气数据库，电性耦接于所述季节设定模块，用于提供所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区一年中有关台风发生频率较高的月份数据。

附图说明

图1为本发明第一实施例的透视示意图；

图2为本发明第一实施例中的一运作状态示意图；

图3为本发明第一实施例中的内部电路连接示意图；

图4为本发明第一实施例中实时控制模块的电路连接示意图；

图5为本发明第一实施例中一键设定单元的电路连接示意图；

图6a～图6j为本发明第一实施例运作中屏幕显示内容的示意图。

具体实施方式

本发明公开一种智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统，运用于市电、光伏能以及电池等具有三种不同电力来源的逆变储能系统的电路中，用于供应负载所需的电能。本发明特别能够智能化的实时控制市电、光伏能以及电池等不同电源供应在使用上能够区分出能源优先等级；同时本发明提供使用者能够一键式的智能化设定所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统，能配合当主电路装置或是电路系统改版时，其操作系统亦可随之以简单的一键式的插入方式，执行操作系统的更新或设定。亦即，本发明提供一种具有智能化的能源优先等级的光伏能逆变储能系统，有效提升能源使用的效率，且优化能源管理的流程与步骤，减少不同电力能量来源无谓的消耗，达成绿能减碳的经济效益。

在下文中将参阅随附图式，藉以更充分地描述各种例示性实施例，并在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明的概念可能以许多不同形式来加以体现，且不应解释为仅限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示电路方块与电路组件、各种信号线、各种装置与各种控制器相对应的连接关系，其中对于类似英文标号或数字，始终指示类似组件。

应理解，虽然在本文中可能使用术语开关组件包括有逆变器的用语，乃是指一种convertor或inventor的表达术语，但并不限定是采用逆变器、变流器、换流器或转换器等的不同名词，即此等用语不应受此等电子电路实际产品术语的限制。以及本文所出现的第一、第二、第三…等，此等术语乃用于清楚地区分一组件与另一组件，并非具有一定的组件的先后顺序关系，即有可能会有第一组件、第三组件而无第二组件的实施态样，乃非一定具有连续的序号作为组件符号的标示关系。

如本文中所使用术语的左(右)侧及右(左)侧、输入(或输出)及输出(或输入)、输入端(或输出端)及输出端(或输入端)等，此等术语乃用于清楚地区分一个组件的一传输点与所述组件的另一传输点，或为区分一组件(装置)与另一组件(装置)之间的对应连接关系，或是一个端点与另一个端点之间为不同或是相对位置上的区别，其并非用于限制所述文字序号所呈现的顺序关系或是绝对位置关系，且非必然有数字上连续的一定关系。又，可能使用了术语「更新/设定」包括相关联的列出项目中的任一者及单一或多者的所有组合。再者，本文可能使用术语「复数个」或是「至少一个」来描述具有一个以上的数量，不仅只限于实施有一个、二个或三个以上的数目表示所实施的技术。

图1及图2所示，本发明的智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统，包括有一光伏能逆变储能装置10及一人机接口控制器20。其中光伏能逆变储能装置10中包括有一第一信号孔11及一容置空间12。第一信号孔11设于光伏能逆变储能装置10的一前端，如图1所示的右前端；容置空间12则设于光伏能逆变储能装置10的另一前端上方，如图1所示左前端上方。此外，光伏能逆变储能装置10内部设置有复数个电路组件，以执行不同电源供应给负载的不同运作，其相关电路组件说明将于图3中再加以详述。所述人机接口控制器20能够插入容置空间12中，且电性耦接所述光伏能逆变储能装置10中的所述复数个电路组件。于人机接口控制器20上设有一插孔21、一第二信号孔22以及一屏幕25。插孔21设置在人机接口控制器20的一前侧，第二信号孔22设于人机接口控制器20的一侧边上，屏幕25设于所述人机接口控制器20的上表面。

上述人机接口控制器20于本发明的智能化能量管理离网型光伏能逆变储能装置运作时，是能够抽离出光伏能逆变储能装置10中的容置空间12，并能更安装到不同于所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能装置的位置而执行操作，并以无线通信或是有线通信的方式，执行控制所述光伏能逆变储能装置10。亦即在本发明实施例中人机接口控制器20与光伏能逆变储能装置10之间的通信能够以无线传输方式通信，亦能够以一信号连接线24的有线连接传输方式加以通信。当执行有线连接通信时，第二信号孔22是用于提供所述信号连接线24插接，以有线连接于所述光伏能逆变储能装置10中的第一信号孔11，以执行有线通信的操作控制。

图3所示，揭露有关人机接口控制器20及光伏能逆变储能装置10的内部电路连接图。所述人机接口控制器20包括有：一中央运算单元30、一实时控制模块40、一一键设定单元50、一无线通信模块35、一usb接口单元33。所述中央运算单元30为人机接口控制器20的主要运算与控制的核心，实务上能够采用一cpu模块或者是运用一图型加速处理器(gpu)所实施，作为主要的处理器。实时控制模块40电性耦接于中央运算单元30，其作用为执行控制光伏能逆变储能装置10中所连接的不同电力来源在使用上的能源优先等级。一键设定单元50同样是耦接于中央运算单元30，所述一键设定单元50的技术作用，是使一外接组件能执行所述能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统中的整体操作系统更新/设定，包括但不限于执行操作系统更新、操作系统设定或是同时执行更新及设定等系统的操作。于实务上，所述外接组件可以是一个usbdongle适配器或是usb版权钥匙作为所述外接组件，使得人机接口控制器20能执行所述光伏能逆变储能装置10的操作系统更新/设定的操作。

在图3所示中，人机接口控制器20内部的无线通信模块35耦接于中央运算单元30，执行将人机接口控制器20与光伏能逆变储能装置10之间无线通信的信号传输；在实务运用上，所述无线通信模块35的实施，包括但不限于蓝牙模块36及/或wifi模块37，亦即无线通信模块35能以蓝牙通信方式或是以wifi通信的方式执行无线通信。

usb接口单元33则是耦接于中央运算单元30以及一键设定单元50，主要是用于电性连接前述的外接组件；另一方面，上述人机接口控制器20的前侧所设的插孔21乃是先电性连接至所述usb接口单元33中，用于插接前述的外接组件，之后将所述外接组件的信号传输至中央运算单元中30，执行相关运算及操作。此外，人机接口控制器20中，所述第二信号孔22更包括连接有一有线通信接口34，执行与所述光伏能逆变储能装置10之间的有线通信传输，之后再由有线通信接口34连接至所述中央运算单元30将信号以有线传输方式加以传输。

在人机接口控制器20中还包括有一显示模块38，主要是与中央运算单元30电性耦接，用于让人机接口控制器20中的屏幕25执行显示目前不同电力来源与负载之间的用电状态或是电路操作状态的画面显示。此外，人机接口控制器20中还包括有一按钮单元31及一触压单元32的结构设置。其中按钮单元31是耦接于中央运算单元30，其作用为提供一使用者能够执行击键的控制，由所述人机接口控制器20控制所述光伏能逆变储能装置10的电路运作。所述触压单元32同样是耦接于中央运算单元10，主要作用是提供所述使用者执行对所述光伏能逆变储能装置10触压输入以控制电路的运作。

在图3所示实施例，是关于前述光伏能逆变储能装置10中的复数个电路组件中，包括有一无线通信模块13、一接口传输单元14、一主电路控制器15、一驱动电路16、至少一逆变器电路模块17、一电源输入模块19以及一电源输出模块18。其中接口传输单元14是耦接于前述第一信号孔11，用于作为有线传输信号的接口；无线通信模块13同样耦接于接口传输单元14，用于执行所述光伏能逆变储能装置10与所述人机接口控制器20之间执行无线通信传输。主电路控制器15耦接于接口传输单元14，主要作用是为光伏能逆变储能装置10中的主要控制器，或主要的控制电路、主要的控制模块。驱动电路16是耦接于主电路控制器15，其作用为驱动后端所耦接的电路，亦即用于驱动后端所电性耦接至少一逆变器电路模块17。所述至少一逆变器电路模块17耦接于驱动电路16上，用于形成电源逆变电路的电路拓朴架构；在实际电路运用上，所述逆变器电路模块17可以是不同型态的converters或是inverters等单一组件组成，或是由不同的converters或inverters相互组合而成的电路拓朴架构。

所述电源输入模块19耦接与前述至少一逆变器电路模块17之中用于执行逆变器电路相关的高频控制操作；在实际运用上，本发明的智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所述电源输入模块19包括连接有至少一光伏能电源、至少一市电电源及至少一电池电源，藉以提供给负载不同的电力来源。电源输出模块18耦接于所述至少一逆变器电路模块17，主要是用于输出所述负载所需的电力或电源。

图4所示，揭露本发明中实时控制模块40的内部电路组件的组成架构，其中包括有一早中晚设定模块41、一月份设定模块42、一装设地区日照数据库44及一装设地区月份温度数据库45。其中，早中晚设定模块41主要是用于设定早上、中午、晚上的负载供电的能源优先等级状态，更进一步而言，所述早中晚设定模块41能够提供任何时段的负载供电及电池充放电的运作，即依据不同时间段的能源状态，分时的设定负载供电及电池充放电的能源优先等级的状态；月份设定模块42则是用于设定不同月份的负载供电及电池充放电的能源优先等级状态。装设地区日照数据库44乃是同时电性耦接于早中晚设定模块41以及月份设定模块42中，所述装设地区日照数据库44的作用是提供本发明的智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区的地理环境气候中的每一日的日照时间数据，使早中晚设定模块41以及月份设定模块42能够优化所述能源优先等级状态。装设地区月份温度数据库45是同时电性耦接于早中晚设定模块41以及所述月份设定模块42，其作用是提供本发明智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区的一年中每一月份的平均温度数据，使早中晚设定模块41以及月份设定模块42能够更加优化所述能源优先等级状态。

举例而言，若本发明装设在台北地区，则台北平均日照时间相比较于高雄地区要来得短些，则在台北地区的能源优先等级相较于高雄地区的优先等级而言，应以市电或电池的电源为主。另一方面，针对台北地区的月份设定模块42而言，由于台北地区的夏季月份为6～8月，冬季月份为12～2月份，则相对于台北地区的冬季月份而言，台北夏季的月份6～8月的能源优先等级，应以光伏能为主要优先等级。

在一实施例中，本发明的实时控制模块40内部还包括有一季节设定模块43以及一装设地区雨季分布数据库46；季节设定模块43是用于设定不同季节的负载供电的能源优先等级状态，其中季节设定模块43并且与装设地区月份温度数据库45相耦接。装设地区雨季分布数据库46则同时电性耦接于月份设定模块42以及所述季节设定模块43，用于提供本发明智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区的一年中有关雨季分布的相关资料。举例而言，若装设地区为台北，则台北的梅雨季节为4～5月，此时相较于其他月份季节而言，则在台北梅雨季节时的能源优先等级，应以市电或电池的电源为主。

在另一实施例中，实时控制模块40还包括有一装设地区特殊天气数据库47，电性耦接于所述季节设定模块43用于提供所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统所安装地区一年中有关台风发生频率较高的月份数据。举例而言，台北地区发生台风频率较高为7～9月份，而由于台风登陆侵袭时，常会发生市电停电的情形，所以相较于其他月份而言，台北地区台风发生月份时的能源优先等级，应以光伏能或是电池能源为优先等级。

图5为一键设定单元50内部的电路实施示意图，一键设定单元50中包括有一外接端口接口52、一判定更新/设定单元54、一选择更新/设定单元56以及一更新/设定控制模块58。其中外接端口接口52电性耦接于所述usb接口单元33，用于接收所述外接组件的内部信号。判定更新/设定单元54则电性耦接于外接端口接口52，用于判定所述外接组件是否用于执行所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统的更新或设定。选择更新/设定单元56电性耦接于判定更新/设定单元54，用于让一使用者能选择是否需要让所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统被更新或设定。更新/设定控制模块58则电性耦接于选择更新/设定单元56，用于执行所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统的更新或设定。

举例而言，当前述光伏能逆变储能装置10被升级为2.0版本(所述2.0版本是仅为举例说明，乃表示所述光伏能逆变储能装置10配合不同的环境实际需求，将电路内容作一调整之后的逆变储能装置)时，则所述外接组件内部储存有适用于2.0版本的光伏能逆变储能装置10的操作系统，则用户将所述外接组件插入所述插孔21之后，屏幕25会显示并询问是否要执行操作系统的更新，此时，用户只要按下一个按钮单元31或触压一个触压单元32，即能够将2.0升级版的光伏能逆变储能装置10的操作系统加以更新。此外，若是使用者需求不同的光伏能逆变储能装置10的功能设定，同样是能够运用所述一键设定单元50的作用，针对光伏能逆变储能装置10执行设定特殊功能或外加工能。

本发明具有实际运作的实施成果，请参阅图6a～图6j所揭示人机接口控制器20中屏幕25显示不同能源状态的示意图。图6a显示光伏能今日所产生的能量；图6b为显示光伏能本月所产生的能量；图6c为显示光伏能今年所产生的能量；图6d显示所述光伏能所产生的总能量。图6e为显示负载今日所消耗的能量；图6f为显示负载本月所消耗的能量；图6g为显示负载今年所消耗的能量；图6h显示所述负载所消耗的总能量。图6i显示出单一日期或是今日的用电状态；图6i显示出单一时间或是现在时刻的用电状态。显见，本发明极具申请专利要件。

综上所述，本发明提出一种智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统，系能运用于市电、光伏能以及电池的逆变储能系统电路中，用于供应负载所需的电能。本发明特别能够运用在智能型的实时控制市电、光伏能以及电池等不同电源供应在使用上的能源优先等级。此外，本发明提供使用者能够一键式的智能化设定所述智能化能量管理离网型光伏能逆变储能系统的操作系统，能配合整体电路系统被改版时，其操作系统亦可随之以简单一键式操作，执行操作系统的更新或设定。故，本发明有效提升能源使用的效率，且优化能源管理的流程与步骤，减少不同电能的能量来源无谓的消耗，达成绿能减碳的经济效益。显见，本发明专利案具备申请专利要件。

然，本发明说明内容所述，仅为较佳实施例的举例说明，当不能限定本发明所保护的范围，任何局部变动、修正或增加的技术，仍不脱离本发明所保护的范围中。