一种机械式分布光伏发电并网系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光伏技术领域，特别涉及一种机械式分布光伏发电并网系统及方法。
【背景技术】
[0002]分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场附近配置的，功率较小的利用光伏发电板将太阳能转换成电能的发电系统。由于国家对于公共电网中传输的电，在功率、电压大小、波形等方面都有一定的要求，因此光伏发电系统发出的电不能不经任何处理直接并入电网。而分布光伏发电并网系统就是将分布式光伏发电系统发出的电并入公共电网的一种设备。
[0003]目前市场上使用的光伏发电并网系统，主要都通过并网逆变器，利用半导体器件，通过升压回路把直流电压升压到并网所需要的直流电压；通过晶体管开关等元件把升压后的直流电压转换成并网所需频率的交流电压；再通过高频脉宽调制，使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并形成一个脉冲波列(拟正弦波)；然后让脉冲波通过简单的滤波器形成满足并网需求的正弦波。
[0004]目前的这种并网系统结构上比较复杂，系统逆变器一旦损坏的话，非专业人士完全无法维修。而且这种半导体器件的逆变器价格较高，需要专业人士的维修也导致较高的后期维护费用。此外，这种通过半导体元器件转换出来的实际上也并非是完全严格意义上的具有光滑波形的正弦波，而只是近似于光滑的模拟正弦波，这种波形对于一般的家用电器并不会有什么影响，但是对于一些精密的仪器就可能会存在由于波形的不光滑而导致仪器精度不够的问题，影响了用电设备的使用。此外，一旦光伏发电系统发出电的功率高于并网逆变器，就会导致逆变器停止工作，并网过程停止，严重的甚至会导致逆变器损毁。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种能够产生真正光滑的正弦波的分布式光伏发电并网机械系统，结构简单，发出的交流电不会影响用电设备使用，发电功率高时也不会影响发电并网过程，一旦并网系统出现故障，非专业人士也可以进行维修，减少了前提投入和后期维护的成本，提高了波形的光滑度。
[0006]本发明的技术方案是，一种机械式分布光伏发电并网系统，包括至少I块光伏发电板、至少I台直流电动机、至少I个传动小齿轮、至少I个传动大齿轮及至少I台交流发电机，
[0007]所述光伏发电板通过导线与所述直流电动机相连接，所述传动小齿轮固定在所述直流电动机轴上，所述传动大齿轮固定在所述交流发电机机轴上，所述传动小齿轮与所述传动大齿轮相嗤合。
[0008]进一步的，多块光伏发电板经过串并联后与所述直流电动机相连接。
[0009]进一步的，所述传动大齿轮与多个由光伏发电板、直流电动机和传动小齿轮组成的子系统中的传动小齿轮相嗤合。
[0010]进一步的，所述的交流发电机的轴上固定多个用于啮合传动小齿轮的传动大齿轮。
[0011]进一步的，所述传动小齿轮通过键连接固定在所述直流电动机轴上。
[0012]进一步的，所述传动大齿轮通过键连接固定在所述交流发电机机轴上。
[0013]进一步的，所述的交流发电机采用单侧输入或者双侧输入模式。
[0014]一种机械式分布光伏发电并网方法，包括以下步骤:
[0015]将光伏发电板通过导线与直流电动机相连接；
[0016]将传动小齿轮固定在所述直流电动机轴上；
[0017]将所述传动小齿轮与传动大齿轮相嗤合；
[0018]将所述传动大齿轮固定在交流发电机机轴上。
[0019]进一步的，将多个传动大齿轮固定在交流发电机机轴上，所述的多个传动大齿轮分别嗤合由光伏发电板、直流电动机和传动小齿轮组成的子系统中的传动小齿轮。
[0020]本发明的并网系统的机械结构，能够产生满足并网需求并且波形真正光滑的正弦波交流电。发出的交流电不会影响用电设备使用，发电功率高时也不会影响发电并网过程，一旦并网系统出现故障，非专业人士也可以进行维修。同以往使用的并网系统相比，本发明的机械结构在可靠性和使用效果上均有较大的提高，并且结构简单，易于实现。
【附图说明】
[0021]图1是本发明一实施例的系统组成的俯视示意图。
[0022]其中，I——光伏发电板，2——直流电动机，3——传动小齿轮，4——传动大齿轮，5 交流发电机。
[0023]图2是本发明实施例中齿轮啮合传动示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0025]如图1所示。首先，光伏发电板I发出的电经过导线传递给直流电动机2，驱动直流电动机2的电动机轴旋转，从而带动与电动机轴相固结的传动小齿轮3旋转，传动小齿轮3通过齿轮啮合驱动传动大齿轮4旋转，传动大齿轮4带动与其相固结的交流发电机轴旋转，从而驱动交流发电机5发出正弦交流电。
[0026]需要进行说明的是，光伏发电板I在附图中仅表示为一块发电板，但实际上它可能是由多块光伏发电板经过适当的串并联连接在一起的。光伏发电板I的串并联是根据应用中的实际需求进行确定的，而这并不影响本发明的实质内容。
[0027]需要进行说明的是，直流电动机2需要根据光伏发电板I的实际情况选择合适的直流电动机。
[0028]需要进行说明的是，一个传动大齿轮4上可以啮合不止一个传动小齿轮3，根据实际需要，一个传动大齿轮4可以嗤合多个传动小齿轮3。
[0029]需要进行说明的是，交流发电机5的轴上可以固定不止一个传动大齿轮4，根据实际需要，一个交流发电机5的轴上可以固定多个传动大齿轮4，其中每一个传动大齿轮4均可嗤合多个传动小齿轮3。
[0030]需要进行说明的是，交流发电机5可以根据实际需要，选择单侧输入或者双侧输入模式，其目的在于满足不同的功率要求。
[0031]需要进行说明的是，交流发电机5需要根据实际需要选择适合的型号，但其输出的交流电应当符合我国公共电网的交流电相应特征。
[0032]为研究本发明的转换效率，以20kW交流发电机为例。20kW交流发电机的发电效率最高可以达到96% -99%以上，20kW直流电动机的效率最高可以达到96%以上，而平行轴齿轮的传动效率最高可以达到99.5%。综上，以最高转换效率作为计算参数，本发明的并网系统的转换效率可以达到94.5%以上。
[0033]现有的光伏发电并网系统中使用的市售的高质量并网逆变器的理论转换效率为94%，与本发明所设计的并网系统转换效率基本相一致。
[0034]如果将光伏发电板的发电效率以25%计的话，所设计的整套系统将太阳能转换为交流电的效率可以达到23.6%。
[0035]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，包括至少I块光伏发电板、至少I台直流电动机、至少I个传动小齿轮、至少I个传动大齿轮及至少I台交流发电机， 所述光伏发电板通过导线与所述直流电动机相连接，所述传动小齿轮固定在所述直流电动机轴上，所述传动大齿轮固定在所述交流发电机机轴上，所述传动小齿轮与所述传动大齿轮相啮合。2.如权利要求1所述的机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，多块光伏发电板经过串并联后与所述直流电动机相连接。3.如权利要求1所述的机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，所述传动大齿轮与多个由光伏发电板、直流电动机和传动小齿轮组成的子系统中的传动小齿轮相嗤合。4.如权利要求1所述的机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，所述的交流发电机的轴上固定多个用于啮合传动小齿轮的传动大齿轮。5.如权利要求1所述的机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，所述传动小齿轮通过键连接固定在所述直流电动机轴上。6.如权利要求1所述的机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，所述传动大齿轮通过键连接固定在所述交流发电机机轴上。7.如权利要求1所述的机械式分布光伏发电并网系统，其特征在于，所述的交流发电机采用单侧输入或者双侧输入模式。8.一种机械式分布光伏发电并网方法，其特征在于，包括以下步骤: 将光伏发电板通过导线与直流电动机相连接； 将传动小齿轮固定在所述直流电动机轴上； 将所述传动小齿轮与传动大齿轮相啮合； 将所述传动大齿轮固定在交流发电机机轴上。9.如权利要求8所述的机械式分布光伏发电并网方法，其特征在于， 将多个传动大齿轮固定在交流发电机机轴上，所述的多个传动大齿轮分别啮合由光伏发电板、直流电动机和传动小齿轮组成的子系统中的传动小齿轮。
【专利摘要】本发明公开了一种机械式分布光伏发电并网系统，包括至少1块光伏发电板、至少1台直流电动机、至少1个传动小齿轮、至少1个传动大齿轮及至少1台交流发电机，所述光伏发电板通过导线与所述直流电动机相连接，所述传动小齿轮固定在所述直流电动机轴上，所述传动大齿轮固定在所述交流发电机机轴上，所述传动小齿轮与所述传动大齿轮相啮合。多块光伏发电板经过串并联后与所述直流电动机相连接。所述传动大齿轮与多个由光伏发电板、直流电动机和传动小齿轮组成的子系统中的传动小齿轮相啮合。
【IPC分类】H02K7/18, H02K7/116
【公开号】CN105162283
【申请号】CN201510649215
【发明人】陈泳, 蒋宇欢, 黄健, 马威
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月9日