专利名称：一种智能光伏发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电系统，尤其涉及一种智能光伏发电系统。
背景技术：
能源是社会和经济发展的重要保障，大力开发可再生能源是解决能源危机的主要途径。太阳能光伏发电是一种最具有可持续发展理想特征的可再生能源发电技术。近年来，我国及世界各地太阳能光伏产业迅猛发展，光伏发电技术和应用水平不断完善、提高。太阳能光伏发电系统从大类上可分为独立(离网)光伏发电系统和并网光伏发电系统。其中，独立型太阳能发电系统通过控制器把太阳能产生的电能存储于蓄电池中， 可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变技术将直流转换为交流电供负载使用，在工作过程中系统不并入电网。而并网型光伏发电系统由太阳能电池板方阵将光能转换成电能，并经过逆变器将直流电能转换为符合一定要求的交流电能以便馈送到交流电网中去，在整个工作过程中，通过各种检测措施对转换过程中的直流I/V，交流I/V进行检测，对电网进行采样对比，对整个系统的工作状态进行了实时控制。一般来说并网运行的系统在技术上比离网式运行系统显得更复杂，因此，单位及家庭用小型太阳能光伏发电系统多设计成离网运行式。目前的单位及家用小型太阳能发电系统多设计成固定形式，没有引入模块组合的处理方案，因而也没有引入对各个子系统进行独立控制的技术，也没有引入对大系统中的各个子系统的工作状态及工作参数作具体控制测量和详尽的回传的处理方法。而并网型光伏发电系统在使用过程中往往需要配置中、大功率的控制及逆变器件，并不能根据用户需求利用小功率控制及逆变器件组合成一定功率的供电系统，灵活性、扩充性差。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种实用性、独立性、扩充性强，可灵活组合的智能光伏发电系统。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种智能光伏发电系统，包括用户终端及一个或多个发电子系统，所述用户终端与发电子系统相连；所述发电子系统包括用于将光能转换成直流电能的光伏方阵、用于将所述直流电能转换成交流电能并根据所述直流电能及交流电能生成监控信息的智能控制逆变模块、用于将所述交流电能发送至电网的交流配电器及用于传输所述监控信息的系统监控模块，所述光伏方阵、智能控制逆变模块及交流配电模块依次连接，所述系统监控模块与智能控制逆变模块相连；所述监控信息包括直流电压值、直流电流值、交流电压值、交流电流值、警报信号及并离网工作状态。作为上述方案的改进，所述智能控制逆变模块包括用于获取由所述光伏方阵转换而成的直流电能的实时获取单元；与所述实时获取单元相连，用于将所述直流电能转换成交流电能的转换单元；与所述实时获取单元及转换单元分别相连，用于根据所述直流电能及交流电能生成监控信息的监控单元；与所述转换单元相连，用于将所述交流电能发送至交流配电器的发送单元。作为上述方案的改进，所述监控单元包括用于根据所述直流电能生成直流电压值及直流电流值的第一监控单元；用于根据所述交流电能生成交流电压值及交流电流值的第二监控单元；用于检测所述发电子系统并离网工作状态的第三监控单元。作为上述方案的改进，所述智能控制逆变模块还包括用于进行欠压保护、输出过流保护、最大功率点跟踪、频率跟踪、相位跟踪及保证转换效率和输出失真度符合要求的跟踪保护单元。作为上述方案的改进，所述系统监控模块包括用于获取所述智能控制逆变模块生成的监控信息的获取单元；与所述获取单元相连，用于将所述监控信息转发至所述用户终端的转发单元。作为上述方案的改进，所述发电子系统还包括直流接线盒，所述直流接线盒与所 述光伏方阵及智能控制逆变模块分别相连。作为上述方案的改进，所述直流接线盒内设有用于进行防反接保护、防雷保护及防冲击电压电流保护的第一防护单元。作为上述方案的改进，所述交流配电器内设有用于进行继电过流保护、防雷击保护及防冲击电压电流保护的第二防护单元。作为上述方案的改进，所述发电子系统还包括蓄电池，所述蓄电池与智能控制逆变模块相连。实施本实用新型的有益效果在于智能光伏发电系统包括用户终端及一个或多个发电子系统，智能光伏发电系统分为各相互独立的发电子系统，各发电子系统采用简便小型的控制逆变模块进行控制。用户终端同时监控一个或多个发电子系统，各发电子系统的逆变情况及工作状态一目了然，可实现部分发电子系统离网工作的同时部分子系统并网工作，随时增减发电子系统，灵活性、扩充性强。同时，当智能光伏发电系统中任意发电子系统出现损坏或不正常工作时，可及时作脱离电网或停止逆变的处理，使维修工作能及时进行，不会影响整个系统的工作。另外，发电子系统内的控制逆变模块与用户终端共同实施监控，双重保护，使各发电子系统的过载情况及时得到控制。
图I是本实用新型一种智能光伏发电系统的结构示意图；图2是本实用新型一种智能光伏发电系统的又一结构示意图；图3是本实用新型一种智能光伏发电系统中发电子系统2的结构示意图；图4是本实用新型一种智能光伏发电系统中发电子系统2的又一结构示意图；图5是图4中智能控制逆变模块22的结构示意图；图6是图4中智能控制逆变模块22的另一结构示意图；图7是图4中系统监控模块24的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。[0024]智能光伏发电系统包括用户终端I及一个或多个发电子系统2，所述用户终端I与发电子系统2相连。如图I所示，用户终端I与一个发电子系统2相连，用户终端I仅控制一个发电子系统2。相应地，如图2所示，用户终端I与三个发电子系统2相连，用户终端I同时控制三个发电子系统2。需要说明的是，用户终端I可以同时控制多个发电子系统2，用户可以根据实际需要接入不同数量的发电子系统2。智能光伏发电系统可分为多个相互独立的发电子系统2，用户终端I同时独立控制一个或多个发电子系统2，使得各发电子系统2的逆变情况及工作状态一目了然。另外，在用户终端I的控制下可使一部分发电子系统2在离网工作的同时使另外一部分发电子系统2进行并网工作，并随时增减发电子系统2，灵活性、扩充性强。同时，当智能光伏发电系 统中任意发电子系统2出现损坏或不正常工作时，用户终端I可及时作脱离电网或停止逆变的处理，使维修工作能及时进行，不会影响整个系统的工作。需要说明的是，用户终端I对各个发电子系统2进行电子地址编号，通过有线或无线通讯技术实现对发电子系统2的监控。图3是本实用新型一种智能光伏发电系统中发电子系统2的结构示意图，所述发电子系统2包括光伏方阵21、智能控制逆变模块22、交流配电器23及系统监控模块24。光伏方阵21，用于将光能转换成直流电能。光伏方阵21由太阳能电池方阵组成，在发光体产生光照的情况下，太阳能电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，产生电动势，以此将光能转换成直流电能。优选地，太阳能电池可以为硅电池。智能控制逆变模块22，与所述光伏方阵21相连，用于将所述直流电能转换成交流电能并根据所述直流电能及交流电能生成监控信息。所述监控信息包括直流电压值、直流电流值、交流电压值、交流电流值、警报信号及并离网工作状态。经光伏方阵21转换而成的直流电能由智能控制逆变模块22进行逆变处理，使直流电能转换成交流电能。同时，智能控制逆变模块22根据逆变前的直流电能生成直流电压值及直流电流值，根据逆变后的交流电能生成交流电压值及交流电流值，并控制直流电压值、直流电流值、交流电压值及交流电流值在一定的范围内变动，根据直流电压值、直流电流值、交流电压值、交流电流值生成警报信号实现对发电子系统2的监控。交流配电器23，与所述智能控制逆变模块22相连，用于将所述交流电能发送至电网。经智能控制逆变模块22逆变后所转换而成的交流电能由交流配电器23发送至电网，实现并网运行。更佳地，所述交流配电器23内设有用于进行继电过流保护、防雷击保护及防冲击电压电流保护的第二防护单元。系统监控模块24，与所述智能控制逆变模块22相连，用于传输所述监控信息至用户终端I。系统监控模块24将逆变前的直流电压值及直流电流值、逆变后的交流电压值及交流电流值、警报信号及并离网工作状态发送至用户终端1，实现对各发电子系统2监控。因此，发电子系统2在接受本系统内智能控制逆变模块22的监控外，还同时接受用户终端I的实时监控，在双重保护的情况下，使发电子系统2更好地运行。图4是本实用新型一种智能光伏发电系统中发电子系统2的又一结构示意图，所述发电子系统2还包括直流接线盒25，所述直流接线盒25与所述光伏方阵21及智能控制逆变模块22分别相连。采用接线盒25作为光伏方阵21及智能控制逆变模块22间的过渡装置，起到保护光伏方阵21及智能控制逆变模块22的作用。优选地，所述直流接线盒25内设有用于进行防反接保护、防雷保护及防冲击电压电流保护的第一防护单元。更佳地，所述发电子系统2还包括蓄电池26，所述蓄电池26与智能控制逆变模块22相连。通过智能控制逆变模块22将光伏方阵21产生的直流电能存储于蓄电池26内以实现离网工作。例如，光伏方阵21在发光体产生光照的情况下，吸收光能并将光能转换成直流电能。直流电能经由直流接线盒25传输至智能控制逆变模块22内，并由智能控制逆变模块22进行逆变处理，使直流电能转换成交流电能，并根据所述直流电能及交流电能生成监控信息。与此同时，系统监控模块24将监控信息发送至用户终端I进行实时监控。在智能控 制逆变模块22及用户终端I的双重监控下，智能控制逆变模块22做出离网工作或并网工作的处理决定，当选择为并网工作时，智能控制逆变模块22通过交流配电器23将将逆变后的交流电能发送至电网实现并网工作；当选择为离网工作时，智能控制逆变模块22将未逆变的直流电能存储于蓄电池26内以实现离网工作。图5是图4中智能控制逆变模块22的结构示意图，所述智能控制逆变模块22包括用于获取由所述光伏方阵21转换而成的直流电能的实时获取单元221。与所述实时获取单元221相连，用于将所述直流电能转换成交流电能的转换单元222。转换单元222采用分立器件搭建全桥逆变电路，使用效率高，谐波小，输出对称性好。与所述实时获取单元221及转换单元222分别相连，用于根据所述直流电能及交流电能生成监控信息的监控单元223。与所述转换单元223相连，用于将所述交流电能发送至交流配电器23的发送单元224。经转换单元223转换而成的交流电能由发送单元224发送至交流配电器23，以此实现交流电能的传输。例如，光伏方阵21在发光体产生光照的情况下，吸收光能并将光能转换成直流电能。直流电能被智能控制逆变模块22内的实时获取单元221获取后，经转换单元222内的逆变电路转换为交流电能；此时，分别与实时获取单元221及转换单元222相连的监控单元223根据所述直流电能及交流电能生成监控信息，并由系统监控模块24发送至用户终端I ;另外，与转换单元223相连的发送单元224将交流电能发送至交流配电器23，以此实现交流电能的传输。交流配电器23获得交流电能发送至电网，实现并网运行。更佳地，所述智能控制逆变模块22还包括用于进行欠压保护、输出过流保护、最大功率点跟踪、频率跟踪、相位跟踪及保证转换效率和输出失真度符合要求的跟踪保护单元 225。需要说明的是，跟踪保护单元225采用数字波表法，生成三角波和正弦波，然后直接对波表中的波形数据，运用数字比较器进行比较，从而控制正弦脉冲的输出。另外，还使用增量电导法，对光伏方阵21输出的直流电压值和直流电流值进行采样。通过比较光伏方阵21的电导增量和瞬间电导，逐步调节正弦脉冲波的调制比去实现最大功率的控制。跟踪保护单元225还采用比较器将参考信号整形为方波信号，通过测周期法测量参考信号的频率，并依据此频率调节正弦脉冲波的载波比，使逆变反馈信号的频率等于参考信号的频率。同时沿触发同步跟踪，方波信号上升沿到来时触发直接数字式频率合成器，从零相位点产生正弦信号，从而使正弦脉冲波中正弦信号调制波与参考信号同相输出。图6是图4中智能控制逆变模块22的另一结构示意图，所述监控单元223包括用于根据所述直流电能生成直流电压值及直流电流值的第一监控单元2231。第一监控单元2231采用电流检测放大器芯片和差分输入电路对电流进行采样以获取直流电流值；另外采用电阻分压法对直流电压进行采用以此获取直流电压值。用于根据所述交流电能生成交流电压值及交流电流值的第二监控单元2232。第二监控单元2232通过电流互感器、电压互感器进行交流电流、交流电压的提取，并经过模数转换提取交流电流值及交流电压值。 用于检测所述发电子系统2并离网工作状态的第三监控单元2233。与所述第一监控单元2231、第二监控单元2232分别相连，用于判断所述直流电压值、直流电流值、交流电压值及交流电流值是否在正常范围内的判断单元2234。与所述判断单元2234相连，用于当所述判断单元2234判断出所述直流电压值、直流电流值、交流电压值及交流电流值中任一项不在正常范围内时，生成警报信息的警报单元 2235。需要说明的是，判断单元2234内预设有有效直流电压值、有效直流电流值、有效交流电压值及有效交流电流值，判断单元2234将直流电压值与有效直流电压值，直流电流值与有效直流电流值、交流电压值与有效交流电压值，交流电流值与有效交流电流值分别作比对，当直流电压值、直流电流值、交流电压值及交流电流值中的任一项不在预设范围内时，判断单元2234生成停止逆变或实现并网或离网的报警信息。与所述报警单元2235相连，用于根据所述报警信息做出停止逆变、并网处理或离网处理的响应单元2236。工作过程中，发电子系统2可根据实际需要在响应单元2236及用户终端I的控制下实现离网工作或并网工作。图7是图4中系统监控模块24的结构示意图，所述系统监控模块24包括用于获取所述智能控制逆变模块22生成的监控信息的获取单元241。与所述获取单元241相连，用于将所述监控信息转发至所述用户终端I的转发单元242。转发单元242实现了用户终端I与发电子系统2间的信息传递，使发电子系统中的监控信息经传单元242发送至用户终端I后，用户终端I根据监控信息对发电子系统2进行监控。由上可知，智能光伏发电系统包括用户终端I及一个或多个发电子系统2，各发电子系统2采用简便小型的控制逆变模块22进行控制。用户终端I同时监控一个或多个发电子系统2，各发电子系统2的逆变情况及工作状态一目了然，可实现部分发电子系统2离网工作的同时部分子系统2并网工作，随时增减发电子系统，灵活性、扩充性强。同时，当智能光伏发电系统中任意发电子系统2出现损坏或不正常工作时，可及时作脱离电网或停止逆变的处理，使维修工作能及时进行，不会影响整个系统的工作。另外，发电子系统内的控制逆变模块22与用户终端I共同实施监控，双重保护，使各发电子系统2的过载情况及时得到控制。[0061]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种智能光伏发电系统，其特征在于，所述智能光伏发电系统包括用户终端及一个或多个发电子系统，所述用户终端与发电子系统相连； 所述发电子系统包括用于将光能转换成直流电能的光伏方阵、用于将所述直流电能转换成交流电能并根据所述直流电能及交流电能生成监控信息的智能控制逆变模块、用于将所述交流电能发送至电网的交流配电器及用于传输所述监控信息的系统监控模块，所述光伏方阵、智能控制逆变模块及交流配电模块依次连接，所述系统监控模块与智能控制逆变模块相连； 所述监控信息包括直流电压值、直流电流值、交流电压值、交流电流值、警报信号及并离网工作状态。
2.如权利要求I所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述智能控制逆变模块包括 用于获取由所述光伏方阵转换而成的直流电能的实时获取单元； 与所述实时获取单元相连，用于将所述直流电能转换成交流电能的转换单元； 与所述实时获取单元及转换单元分别相连，用于根据所述直流电能及交流电能生成监控信息的监控单元； 与所述转换单元相连，用于将所述交流电能发送至交流配电器的发送单元。
3.如权利要求2所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述监控单元包括 用于根据所述直流电能生成直流电压值及直流电流值的第一监控单元； 用于根据所述交流电能生成交流电压值及交流电流值的第二监控单元； 用于检测所述发电子系统并离网工作状态的第三监控单元。
4.如权利要求2或3所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述智能控制逆变模块还包括用于进行欠压保护、输出过流保护、最大功率点跟踪、频率跟踪、相位跟踪及保证转换效率和输出失真度符合要求的跟踪保护单元。
5.如权利要求I所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述系统监控模块包括 用于获取所述智能控制逆变模块生成的监控信息的获取单元； 与所述获取单元相连，用于将所述监控信息转发至所述用户终端的转发单元。
6.如权利要求I所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述发电子系统还包括直流接线盒，所述直流接线盒与所述光伏方阵及智能控制逆变模块分别相连。
7.如权利要求6所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述直流接线盒内设有用于进行防反接保护、防雷保护及防冲击电压电流保护的第一防护单元。
8.如权利要求I所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述交流配电器内设有用于进行继电过流保护、防雷击保护及防冲击电压电流保护的第二防护单元。
9.如权利要求I所述的智能光伏发电系统，其特征在于，所述发电子系统还包括蓄电池，所述蓄电池与智能控制逆变模块相连。
专利摘要本实用新型公开了一种智能光伏发电系统，包括用户终端及一个或多个发电子系统，所述用户终端与发电子系统相连；所述发电子系统包括光伏方阵、智能控制逆变模块、交流配电器及系统监控模块，所述光伏方阵、智能控制逆变模块及交流配电模块依次连接，所述系统监控模块与智能控制逆变模块相连。采用本实用新型，智能光伏发电系统分为各相互独立的发电子系统，各发电子系统采用简便小型的控制逆变模块进行控制。用户终端同时监控一个或多个发电子系统，可实现部分发电子系统离网工作的同时部分子系统并网工作，随时增减发电子系统，灵活性、扩充性强，维修容易。
文档编号H02N6/00GK202495889SQ20112049214
公开日2012年10月17日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者徐治康 申请人:广东省南方软件有限公司