专利名称：一种家用混合供电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家用混合供电系统，属于电力系统供电的技术领域。
背景技术：
近年来，能源匮乏对社会发展的影响日益突出，基于可再生能源的分布式发电系统得到了许多国家的重视，光伏逆变器作为可再生能源的生力军，国内外均给予一定的补贴来鼓励光伏并网逆变器的安装，但光伏发电具有不稳定性，不连续性等固有缺陷，大规模的光伏并网甚至逐渐威胁到了公共电网的稳定运行，目前许多国家一方面出台法规，限制光伏并网逆变器的接入，另一方面逐步下调上网补贴，降低并网逆变器的收益，随着社会经济的持续发展，供电系统的需求越来越大，因此，提供一种节能环保、安全高效的供电系统是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:
针对背景技术中的缺点和不足，本发明提供一种家用混合供电系统，将太阳能或风力发电输出的电能进行转化，一方面直接供给直流负载应用并储存在蓄电池中备用，另一方面将多余的能量回馈给电网，为电网提供动态或静态支撑及无功补偿，减缓电网功率的突变及对电网的冲击；同时增加自动切换装置，使得不同的用电环境设置不同的供电模式，优化能源供给方式，为关键直流负载和交流负载提供不间断供电。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种家用混合供电系统，其特征在于:包括DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、一级直流母线、二级直流母线、交流母线、自动切换装置、蓄电池组，其中DC/DC变换器包括单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；其中单向DC/DC变换器与外部光伏发电装置连接，双向AC/DC变换器与电网连接；
所述自动切换装置用于控制各模块之间的能量流向，
(1)当电网正常，光伏发电装置的输出能量充足时，自动切换装置设置为光伏发电装置优先并网模式或优先为蓄电池组充电模式，其中当设置为优先并网模式时，光伏发电装置输出的电能经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向AC/DC变换器变换后回馈给电网，通过电网为交流母线供电；当设置为优先为蓄电池组充电模式时，光伏发电装置输出的电能经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向DC/DC变换器变换后流入二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载供电；
(2)当光伏发电装置输出的能量不足，蓄电池组欠压时，自动切换装置设置为电网充电模式，由电网维持交流母线的供电，同时电网能量经过双向AC/DC变换器变换为一级直流母线能量，然后经过双向DC/DC变换器变换为二级直流母线能量，给蓄电池组充电；
(3)当电网异常时，自动切换装置设置为离网模式，自动切断家用混合供电系统与电网的连接，同时断开可间断供电负载的供电， 当光伏发电装置的输出能量大于负载所需能量时，由光伏发电装置维持直流负载和不间断供电负载的供电，光伏发电装置的输出经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向AC/DC变换器变换后维持不间断供电负载的供电，一级直流母线的能量经过双向DC/DC变换器变换后流入二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载供电；当光伏发电装置的输出能量小于负载所需能量时，由光伏发电装置和蓄电池组一起给直流负载和不间断供电负载供电，蓄电池组直接提供二级直流母线的能量，为直流负载供电，一级直流母线与二级直流母线之间通过双向DC/DC变换器实现能量的双向转换，一级直流母线能量通过双向AC/DC变换器变换后为不间断供电负载供电；
(4)电网恢复正常时，自动切换装置自动切换家用混合供电系统从离网模式转为并网模式工作。所述自动切换装置包括传感器模块、DSP或单片机控制模块，其中传感器模块检测到电流电压信号传输给DSP或单片机模块，DSP或单片机模块对检测信号判断处理后输出控制信号，实现供电模式的自动切换。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
(I)通过增加双向DC/DC电路及二级直流母线，可将太阳能发电装置的电能转换后直接用于直流负载中，还可将电能存储到蓄电池中，可实现直流负载及不间断供电负载在离网状态下使用。(2)增加了自动切换装置，实现最优的能源供给方式，用户可以在用电低谷时段给电池充电，用电高峰时段使用电池供给负载，大幅度降低用电成本；同时用电高峰时将电能馈电给电网，为电网提供动态或静态支撑及无功补偿，减缓电网功率的突变及对电网的冲击；实现电网的损耗最小化及客户收益最大化。(3)双向AC/DC变换器一方面实现太阳能发电并网功能，另一方面可通过电网为蓄电池充电，实现直流负载和交流负载的不间断供电。
图1是本发明系统构成框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明提供一种家用混合供电系统，如图1所示，包括DC/DC变换器、AC/DC变换器、一级直流母线、二级直流母线、交流母线、自动切换装置，所述DC/DC变换器包含第一单向DC/DCl变换器和双向DC/DC2变换器，自动切换装置与一级直流母线、第一单向DC/DC1变换器、双向AC/DC1变换器、不间断供电负载连接；双向DC/DC2变换器连接在一级直流母线与二级直流母线之间；双向AC/DC1变换器通过电网与交流母线连接，交流母线分为两路，分别与不间断供电负载和可间断供电负载连接。第一单向DC/DC1变换器用于将太阳能转换为一级直流母线电压，双向DC/DC2变换器用于实现一级直流母线与二级直流母线的双向能量转换，双向AC/DC1变换器用于实现电网和一级直流母线的双向能量转换以及为不间断供电负载供电，自动切换装置可根据用电情况自动切换供电模式，二级直流母线与蓄电池组及直流负载如显示器，服务器，LED等设备相连接，用于为直流负载供电以及为蓄电池组充电，；交流母线分为两路，分别与不间断供电负载和可间断供电负载连接，其中不间断供电负载包括电脑、监控器、医疗设备、报警设备等，可间断供电负载包括家用空调、水泵、电视等家用电器设备。本发明系统工作过程如下:
a、当电网正常，太阳能或者风能供给充足时，家用混合供电系统工作在并网模式下，太阳能经过第一单向DC/DC1变换器流入一级直流母线，然后经过双向DC/DC2变换器流入二级直流母线供电，实现直流负载的供电，同时给蓄电池组充电；多余的太阳能经过双向AC/DCl变换器反馈给电网，交流母线由电网供电。用户可设置自动切换装置改变能量流向，设置为太阳能优先并网模式，光伏发电装置的输出电压通过第一单向DC/DC1变换器、一级直流母线、双向AC/DC1变换器变换后回馈给电网，为交流母线供电；设置为太阳能优先给蓄电池组充电模式，光伏发电装置的输出电压通过第一单向DC/DC1变换器、一级直流母线、双向DC/DC2变换器变换后输出到二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载如显示器、服务器、LED等设备供电；设置为蓄电池组放电模式时，家用混合供电系统将自动切换到蓄电池组放电模式，由蓄电池组给直流负载如显示器、服务器、LED等设备供电；
当太阳能或者风能供给不足，造成蓄电池组欠压时，家用混合供电系统将转入电网充电模式，由电网维持交流母线的供电，同时经过双向AC/DC1变换器和双向DC/DC2变换器给蓄电池组充电，避免长期欠压影响蓄电池组寿命。b、当电网异常时，家用混合供电系统转为离网模式工作，自动切断与电网的连接，同时断开可间断供电负载的供电，双向AC/DC1变换器从一级直流母线获取能量，维持不间断供电负载的供电。当太阳能功率大于负载功率时，由太阳能维持直流负载和不间断供电负载的供电，同时给蓄电池组充电。当太阳能功率小于负载时，由太阳能和蓄电池组一起给直流负载和不间断供电负载供电；电网恢复正常时，家用混合供电系统将自动从离网模式转为并网模式工作。本发明家用混合供电系统，可用风力发电通过单向AC/DC2变换器为一级直流母线供电，一级直流母线通过第二单向DC/DC3变换器为电动汽车等设备充电，用户可设置不同的供电模式。本发明自动切换装置的控制可选择通过传感器检测到电压电流等信号传送给DSP或单片机，单片机判断检测信号处理后，发出控制指令实现自动切换供电模式。
权利要求
1.一种家用混合供电系统，其特征在于:包括DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、一级直流母线、二级直流母线、交流母线、自动切换装置(I)、蓄电池组，其中DC/DC变换器包括单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；其中单向DC/DC变换器与外部光伏发电装置连接，双向AC/DC变换器与电网连接； 所述自动切换装置(I)用于控制各模块之间的能量流向， (1)当电网正常，光伏发电装置的输出能量充足时，自动切换装置(I)设置为光伏发电装置优先并网模式或优先为蓄电池组充电模式，其中当设置为优先并网模式时，光伏发电装置输出的电能经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向AC/DC变换器变换后回馈给电网，通过电网为交流母线供电；当设置为优先为蓄电池组充电模式时，光伏发电装置输出的电能经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向DC/DC变换器变换后流入二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载供电； (2)当光伏发电装置输出的能量不足，蓄电池组欠压时，自动切换装置(I)设置为电网充电模式，由电网维持交流母线的供电，同时电网能量经过双向AC/DC变换器变换为一级直流母线能量，然后经过双向DC/DC变换器变换为二级直流母线能量，给蓄电池组充电； (3)当电网异常时，自动切换装置(I)设置为离网模式，自动切断家用混合供电系统与电网的连接，同时断开可间断供电负载的供电， 当光伏发电装置的输出能量大于负载所需能量时，由光伏发电装置维持直流负载和不间断供电负载的供电，光伏发电装置的输出经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向AC/DC变换器变换后维持不间断供电负载的供电，一级直流母线的能量经过双向DC/DC变换器变换后流入二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载供电； 当光伏发电装置的输出能量小于负载所需能量时，由光伏发电装置和蓄电池组一起给直流负载和不间断供电负载供电，蓄电池组直接提供二级直流母线的能量，为直流负载供电，一级直流母线与二级直流母线之间通过双向DC/DC变换器实现能量的双向转换，一级直流母线能量通过双向AC/DC变换器变换后为不间断供电负载供电； (4)电网恢复正常时，自动切换装置(I)自动切换家用混合供电系统从离网模式转为并网模式工作。
2.根据权利要求1所述的一种家用混合供电系统，其特征在于:所述自动切换装置(I)包括传感器模块、DSP或单片机控制模块，其中传感器模块检测到电流电压信号传输给DSP或单片机模块，DSP或单片机模块对检测信号判断处理后输出控制信号，实现供电模式的自动切换。
全文摘要
本发明公开了一种家用混合供电系统，包括DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、一级直流母线、二级直流母线、交流母线、自动切换装置(1)、蓄电池组，其中自动切换装置(1)可根据不同的用电环境设置不同的供电模式，控制各模块之间的能量流向；交流母线分为两路，分别连接不间断供电负载和可间断供电负载；蓄电池组与二级直流母线连接，本发明将太阳能或风力发电输出的电能进行转化，实现并网功能，为电网提供动态或静态支撑及无功补偿，减缓电网功率的突变及对电网的冲击，本发明可实现电能自发自用，优化能源供给方式，是未来家用供电的主要模式，达到了24小时的清洁能源供应以及电网损耗最小化、客户收益最大化的效果。
文档编号H02J4/00GK103178553SQ201310074368
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者袁宏亮 申请人:沃太能源南通有限公司