小功率家用光伏发电储能一体终端的制作方法

文档序号:9977027阅读:585来源:国知局
小功率家用光伏发电储能一体终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电气工程光伏逆变及储能领域,具体说是小功率家用光伏发电储能一体终端。
【背景技术】
[0002]光伏发电技术作为一种绿色能源技术,前景非常广阔。现有的家用光伏系统设备,多数是将光伏逆变器和储能设备分开,通过光伏逆变器转化电能,通过充电器给储能设备(蓄电池)充电。
[0003]如图1所示,为SunFine公司的光伏产品,包括:
[0004]光伏阵列或是直流输入1,作为电源,
[0005]输入端设有EMI (电磁干扰,Electro Magnetic Interference)滤波电路2,与光伏阵列或是直流输入I相连,用于减小电磁干扰,
[0006]EMI滤波电路2输出至Boost电路3,Boost电路3的作用是将输入的直流电升高到DC/AC电路逆变所需的直流电压,和实现MPPT (最大功率追踪,Maximum Power PointTrack),
[0007]Buck降压电路4并联在EMI滤波电路2和Boost电路3之间,作用是将输入的直流电压降低到电池5所需的充电电压,然后给电池5充电,
[0008]电池5通过串接二极管与Boost电路3相接,即只能从电池向Boost电路放电,
[0009]直流母线电容6,与Boost电路3并联,由于DC/DC和DC/AC两级电路相连,会在直流母线上产生2倍输出频率的脉动,直流母线电容6被用来减小电压脉动的影响,支撑母线电压,
[0010]逆变电路7,与Boost电路3并联,SunFine公司并没有具体说明采用什么电路,一般是采用全桥电路来实现逆变,通过SPffM(正弦脉宽调制,Sinusoidal Pulse-WidthModulat1n)将直流电转化为交流电,
[0011]由于通过逆变电路7转换的输出是高频(开关频率)的交流电,需要通过滤波电路8来滤波,将高频滤除,从而得到50Hz/220V的工频交流电,
[0012]滤波电路8的输出供交流负载9或电网10,二者之间通过开关或继电器进行切换。
[0013]SunFine公司的这种技术方案存在以下缺点:
[0014]电池5通常为蓄电池,由于其是接在Buck降压电路4后,Boost电路3前,所以要使蓄电池的电压能通过Boost电路升压以达到逆变所需的母线电压400-600V,所需要串联的蓄电池会很多,要不然占空比(Boost电路中开关器件的占空比)会很极限,而实际家用的话4-6个蓄电池,就已经够多了,蓄电池数量再增多,对家用设备而言,会造成成本的增加。而图1所示方案在充电方面,主要是针对十几节电池考虑的。
[0015]由于该电路如此拓扑的选择,只能有一路输入,一路最大功率点追踪(MPPT),在最大功率点追踪的精确程度上,会比两路Boost电路并联要差,且在Boost电路部分的散热要求会更高。
[0016]少数的光伏逆变一体机,其中只有充电功能,不支持蓄电池反向放电以产生220V。而且大多数光伏逆变一体机只有离网工作模式,针对的是偏远、没有电网的地区。
【实用新型内容】
[0017]针对现有技术中存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供小功率家用光伏发电储能一体终端,将光伏逆变器和双向储能设备集成一体化,形成整机,不仅节约成本,而且设备体积小、重量更轻,轻巧便捷,更适用于家庭。
[0018]为达到以上目的,本实用新型采取的技术方案是:
[0019]小功率家用光伏发电储能一体终端,其特征在于,包括:主功率电路1,控制电路2,辅助电源3,
[0020]所述主功率电路I包括:
[0021]前级升压电路7,采用双Boost并联电路,
[0022]每路Boost电路前设置EMI滤波器6,
[0023]双向储能电路10,连接在直流母线上,一个Boost电路经过其连接至蓄电池11,实现蓄电池的充放电,
[0024]另一个Boost电路并联一直流母线电容8后与DC/AC逆变电路9连接,
[0025]交流LC滤波电路12,与DC/AC逆变电路9连接,
[0026]交流LC滤波电路12对外分作两路输出接口电路,其中:
[0027]离网输出电路13,与交流LC滤波电路12连接,其输出接交流负载15,
[0028]并网输出电路14,与交流LC滤波电路12连接,其输出接电网16,实现并网发电,
[0029]控制电路2用于在并网工作模式下时,在网侧电压过零时,发出驱动信号,以保证出并网时输出和网测同相位,
[0030]辅助电源3为主功率电路1、控制电路2中的用电器件供应电能。
[0031]在上述技术方案的基础上,双Boost并联电路中,每路Boost电路同时工作,或单独工作,每路Boost电路的工作原理相同。
[0032]在上述技术方案的基础上,EMI滤波器6分别通过一个断路器5连接光伏组件4。
[0033]在上述技术方案的基础上,蓄电池11为额定电池电压48V的铅酸电池或锂电池。
[0034]在上述技术方案的基础上,直流母线电容8采用电解电容。
[0035]在上述技术方案的基础上,离网输出电路13由输出继电器、安规电容构成。
[0036]在上述技术方案的基础上,并网输出电路14由输出继电器和EMI滤波器构成,且并网输出电路输出端设有用于增强共模阻抗的共模滤波电感。
[0037]在上述技术方案的基础上,电网16与交流负载15通过开关切换供电模式。
[0038]在上述技术方案的基础上,所述控制电路2包括:
[0039]采样电路19,用于采集功率回路中的输出电压电流、输入电压电流、直流母线电压、储能电路充放电电压电流,
[0040]过零比较电路18,用于在并网工作模式下检测网侧电压,在网侧电压过零时,控制电路2通过过零比较电路18发出驱动信号,以保证出并网时输出和网测同相位,
[0041]保护电路17,为硬件保护电路,针对采样所得,通过硬件电路直接保护,以实现保护的快速性,
[0042]DSP控制平台20,接收采样电路19、过零比较电路18、保护电路17的信息,对采样电路19采集的信息进行比较计算,进行闭环控制、软件保护和数据显示,
[0043]DSP控制平台20经由相应的电平转换电路23,对外提供I/O信息24、驱动控制25、功率放大26,
[0044]DSP控制平台20通过通信电路21实现与上位机或显示单元22之间的通信。
[0045]在上述技术方案的基础上,I/O信息24用于通过I/O 口传递故障、保护状态信号,
[0046]驱动控制25为驱动脉冲信号,供开关管使用,
[0047]功率放大26为功率放大电路,用于将DSP控制平台20输出的微功率信号放大到实际应用所需的功率。
[0048]本实用新型所述的小功率家用光伏发电储能一体终端,将光伏逆变器和双向储能设备集成一体化,形成整机,不仅节约成本,而且设备体积小、重量更轻,轻巧便捷,更适用于家庭。
[0049]本实用新型所述的小功率家用光伏发电储能一体终端,既有光伏逆变器的功能,可以从光伏电池板中转化电能,也有双向储能电路的功能,可以给蓄电池充电,蓄电池额定48V,也可以由蓄电池放电供给该机器以保证输出220V不断电。
[0050]本实用新型所述的小功率家用光伏发电储能一体终端,可以离、并网双模式工作。在没有电网的地区,工作于离网模式,白天有逆变器供给电能,晚上有蓄电池供给电能。在有电网的地区,在电能充足的情况下,可以由该设备向电网供给电能,以产生相应的利益,在电能不足的情况下,也可以由电网供电,以保证电能的不间断供应。
【附图说明】
[0051]本实用新型有如下附图:
[0052]图1现有技术方案的结构图,
[0053]图2本实用新型的结构图。
【具体实施方式】
[0054]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0055]如图2所示,本实用新型所述的小功率家用光伏发电储能一体终端,包括:主功率电路I,控制电路2,辅助电源3,
[0056]所述主功率电路I包括:
[0057]前级升压电路7,采用双Boost并联电路,每路Boost电路可以同时工作,也可以单独工作,每路Boost电路的工作原理相同;|B00st并联电路的设计方便输入光伏组件的配置,两路Boost也可以实现两路MPPT,从而实现MPPT效率的提高;另外,一路光伏组件也可以同时使用两路Boost电路,这样可以降低每路Boost电路的电流密度,减小输出纹波;
[0058]每路Boost电路前设置EMI滤波器6,作用是滤除线路上的电磁干扰,
[0059]双向储能电路10,连接在直流母线上,一个Boost电路经过其连接至蓄电池11,实现蓄电池的充放电,即:把直流母线电压降至合适电压向蓄电池充电,把蓄电池的电压升至直流母线电压,以供逆变等电路使用,双向储能电路10采用双向DC/DC全桥电路,
[0060]DC/AC逆变电路9,另一个Boost电路并联一直流母线电容8后与DC/AC逆变电路9连接,DC/AC逆变电路9采用单相桥式逆变电路,优选为单相非隔离桥式逆变电路,
[0061]设置直流母线电容8是由于DC/DC和DC/AC两级电路相连,会在直流母线上产生2倍输出频率的脉动,直流母线电容8被用来减小电压脉动的影响,支撑母线电压
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