专利名称：一种家庭太阳能供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电系统，尤其涉及一种家庭太阳能供电系统。 技术背景目前，在太阳能供电系统中， 一般先是由若干个光电池串组成一定电 压的太阳能电池板，再将该电池板进行串联，并将串联后的电池板与直流 母线连接来供电，这样的连接方式存在以下缺点1) 由于各个太阳能电池板均串联在一起，因此，只要其中一个电池 板出现故障，整个回路就不能正常运作。2) 对于家庭用户来说，不同的家庭对电的需求不同，各个太阳能电 池板串联后供电，会造成能量的浪费。3) 由于各个太阳能电池板串联，每个太阳能电池板不能工作在最高 功率点，使得太阳能电池板的效率低。4) 没有对每个电池板的统一的管理模块，不能根据环境的变化找出 每个太阳能电池板的最大功率点。5) 逆变器不能保持工作在最高效率点。发明内容本实用新型的目的是为克服以上缺点而提供一种家庭太阳能供电系 统，该太阳能供电系统能够根据用户需要配置所需要的太阳能电池板，并 且通过太阳能电池板管理模块对太阳能电池板进行管理和监控，大大提高 了太阳能电池板的工作效率。实现上述目的的技术方案是 一种家庭太阳能供电系统，包括若干 块太阳能电池板、直流母线和连接于直流母线上的逆变器，其中，还包
括若干块太阳能电池管理模块和一系统控制器，其中，每一太阳能电池 管理模块分别与每一太阳能电池板串联后与连接有逆变器的直流母线 连接以将电池管理模块的输出电压输给逆变器，经由逆变器给家庭电网 和公共电网供电，所述的太阳能电池管理模块并联后和逆变器一起通过 通讯总线与系统控制器连接。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，还包括一升压器/充电器 和一蓄电池，它们串联后接入至直流母线。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的升压器/充电器还 通过通讯总线与系统控制器相连。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，还包括一控制开关，它 与逆变器串联。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的控制开关还通过 通讯总线与系统控制器相连。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的太阳能电池管理 模块为一反激电路。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的通讯总线为有线 通讯总线或无线通讯总线。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的每一太阳能电池 板由若干个光电池串联而成。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的太阳能电池板至 少为l块。上述的一种家庭太阳能供电系统，其中，所述的蓄电池的电压采 用与太阳能电池板相同的电压，功率大于或等于逆变器的额定功率。本实用新型的有益效果是本实用新型一种家庭太阳能供电系统通过 将太阳能电池板并联，大大地提高太阳能电池板的工作效率，并能够根据 用户的不同的需要进行有选择性的配置，使得一个太阳能电池板的故障不 影响整个太阳能供电系统，并通过串联太阳能电池板管理模块来找出不同 环境下的每个太阳能电池板的最大功率点，节省了大量能量。
图1是本实用新型一种太阳能供电系统的结构图；图2是本实用新型一种太阳能供电系统的太阳能电池板管理模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式
,，对本实用新型的一种太阳能供电系统 作进一步的说明。请参阅图1是本实用新型一种太阳能供电系统的结构图，包括若干块太阳能电池板1、直流母线7、连接于直流母线7上的逆变器4、 与逆变器4串联的控制开关9、若干块太阳能电池管理模块2、系统控 制器3、升压器/充电器6、蓄电池5，升压器/充电器6和蓄电池5串 联后接入至直流母线7，其中本实施例中太阳能电池板1由至少72个0.5V的光电池(图中未 示出)串联，可能再由若干并联，视太阳能电池板1的容量而定，而成并 具有端电压36V，太阳能电池板l至少为一块，它将太阳能转换为直流 电，它要求一直在最大功率追踪(MPPT)工作的状态下使用，它由太 阳能电池管理模块2控制执行。太阳能电池管理模块2在本实施例中为一反激电路，在图示的情 况下，每个太阳能电池板l拥有一个直流-直流变换器(图中未示出)。 如果该系统与公共电网11相连，太阳能电池板1可以在恒功率模式下 运行，如果该系统没有与公共电网ll相连，太阳能电池板l可以在恒 电压模式下运行。太阳能电池管理模块2在任何时候以及在任何情况 下，例如温度、光强度等，都能充分利用每个太阳能电池板的最大功率， 同时，还能保持电池在健康的状态下运行，以延长电池寿命，并能检测 损坏的电池板。在分布式的情况下，每个直流-直流变换器基于太阳能 电池板1的状况以及逆变器4的操作模式来调整输出功率，此时需要一 个系统级控制器来配合整个操作(不排除逆变器兼任系统控制器的可 能)。有了太阳能电池管理模块2，蓄电池5不能对太阳能电池板1放
电，可以省掉反向保护二极管，同时也避免了其对应的传导损失，该太阳能电池板管理模块2除了能实现最大功率点跟踪(MPPT)，还具有 控制,保护,监控，故障单元指示，寿命预测，电压转换和隔离等功能。系统控制器3提供系统和环境间的接口，例如人或者更高级别的 控制器，例如，数字家庭控制器，同时，它控制并协调系统中的操作模 式。逆变器4采用全桥单相逆变器，它将380V的直流电转换成220或 120的交流电，总功率在3 5 KW或4~6 KVA，如果该系统与公共电网 ll相连，它运行在恒功率模式，如果该系统没有与公共电网ll相连， 它运行在恒电压或恒功率模式c蓄电池5的电压采用与太阳能电池板相同的电压，诸如36伏，功 率大于或等于逆变器的额定功率，诸如3KW，它用于当公共电网11停 电的情况下，而且太阳能不足以支持家用负载，对逆变器4进行后备。升压器/充电器6用来控制蓄电池5，当它们串联安装完后，在不同 的工作环境下工作，当得到交流电，电池在充电模式。当公共电网ll 停电的情况下，太阳能不足以支持负载，电池将在升压模式放电。控制开关9是双向的开关，当公共电网11停电或公共电网11短 路时，控制开关9需要立刻将逆变器4从公共电网ll上断开，再次连 接公共电网11时需要配合逆变器4的工作状态。每一太阳能电池管理模块2分别与每一太阳能电池板1串联后与 连接有逆变器4的直流母线7连接以将电池管理模块2的输出电压输给 逆变器4，经由逆变器4给家庭电网IO和公共电网ll供电，太阳能电 池管理模块2并联后和逆变器4、控制开关9、升压器/充电器6 —起通 过通讯总线8与系统控制器3连接，该通讯总线8可以是有线通讯总线 或无线通讯总线。请参阅图2，图2示出了本实用新型一种太阳能供电系统的太阳能 电池板管理模块2的电路图。当Q导通时，电流流过变压器T1的Na线圈，此时，线圈Np和 线圈Ns由于极性相反，没有电流流过。线圈Na中的电流以比例为 Vin/Lu的比例线性增加，其中，Lu是变压器Tl的激磁电感，在Q导 通的时间内,即占空比，能量存储在变压器上；当Q截止时，能量从线 圈Ns通过Dl释放到输出电容和负载上，在Q下次导通之前，存储在变压器磁化电感上的能量全部释放。通过控制占空比，可以控制输出电 压。在本实施例中，控制电压的输出并不是最重要的，重要的是找出输 入即太阳能电池板的最大功率，在每个开关周期中，Q导通的时期中， 存储在变压器上的能量与输入电压成比例，通过调节占空比，可以控制 从输入至输出的平均功率。在本实用新型中，由于太阳能电池板1并联，使系统的供电量能 够更精确地管理，系统的调制易实施，实现更大范围的调制，每个太阳 能电池板1在阴天或者不同温度下，都能独立提供最大功率，并且，损 坏的光电池可以在最小控制范围内被隔离。太阳能电池板1与逆变器4 以及相互间都被隔离开来，这样在短路时，可以避免由短路引起的火灾 和对人体的触电，雷击所引起的对太阳电池板1的危害可以被限制到最 低。该系统能够有多种配置，可以用并网发电或者独立供电，带有或者 不带有蓄电池5，当交流网断电时，有不间断电源UPS功能，易整合 进入无线连接的"数字家庭"系统。虽然本实用新型的一种太阳能供电系统已参照当前的具体实例进 行了描述，但是本技术领域的普通技术人员应该认识到，以上的实例仅 是用来说明本实用新型，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种 等效的变化和修改。因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述 实例的变化，变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。
权利要求1.一种家庭太阳能供电系统，包括若干块太阳能电池板、直流母线和连接于直流母线上的逆变器，其特征在于还包括若干块太阳能电池管理模块和一系统控制器，其中，每一太阳能电池管理模块分别与每一太阳能电池板串联后与连接有逆变器的直流母线连接以将电池管理模块的输出电压输给逆变器，经由逆变器给家庭电网和公共电网供电，所述的太阳能电池管理模块并联后和逆变器一起通过通讯总线与系统控制器连接。
2. 根据权利要求l所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 还包括一升压器/充电器和一蓄电池，它们串联后接入至直流母线。
3. 根据权利要求2所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 所述的升压器/充电器还通过通讯总线与系统控制器相连。
4. 根据权利要求l所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 还包括一控制开关，它与逆变器串联。
5. 根据权利要求4所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 所述的控制开关还通过通讯总线与系统控制器相连。
6. 根据权利要求l所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 所述的太阳能电池管理模块为一反激电路。
7. 根据权利要求l所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 所述的通讯总线为有线通讯总线或无线通讯总线。
8. 根据权利要求l所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于-所述的每一太阳能电池板由若干个光电池串联而成。
9. 根据权利要求7所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在于 所述的太阳能电池板至少为1块。
10. 根据权利要求1所述的一种家庭太阳能供电系统，其特征在 于所述的蓄电池的电压采用与太阳能电池板相同的电压，功率大于或 等于逆变器的额定功率。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能供电系统，包括若干块太阳能电池板、直流母线和连接于直流母线上的逆变器，其中，还包括若干块太阳能电池管理模块和一系统控制器，每一太阳能电池管理模块分别与每一太阳能电池板串联后与连接有逆变器的直流母线连接以将电池管理模块的输出电压输给逆变器，经由逆变器给家庭电网和公共电网供电，所述的太阳能电池管理模块并联后和逆变器一起通过通讯总线与系统控制器连接。本实用新型能够根据用户需要配置所需要的太阳能电池板，并且通过太阳能电池板管理模块对太阳能电池板进行管理和监控，大大提高了太阳能电池板的工作效率。
文档编号H01L31/042GK201018313SQ20072006666
公开日2008年2月6日 申请日期2007年1月25日 优先权日2007年1月25日
发明者叶陆荣 申请人:上海御能动力科技有限公司