一种新型光伏冰箱的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能和市电联合供电且具有变频启动功能的一种新型光伏冰箱。当太阳辐照充足时，太阳电池板所发电为UPS逆变电源中的蓄电池充电，然后通过逆变电路实现DC/AC转换后经变频启动器调制后驱动冰箱压缩机工作，实现制冷，并将多余的电能储存在蓄电池。在太阳辐照不足时，优先使用蓄电池中的电能，不足时由电网提供，市电经AC/DC转换电路为蓄电池充电，然后经控制电路后由逆变电路转换成交流电经变频启动器调制后驱动冰箱运行。太阳能与市电联供太阳能优先的供电模式不仅实现最大化利用太阳电池板所产生的清洁能源，而且降低了系统蓄电池配置容量及成本，同时也解决了系统在辐照不足时稳定性的问题，提高了系统的效率和适用性。
【专利说明】一种新型光伏冰箱
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种由太阳能和市电联合供电且具有变频启动功能的一种新型光伏 冰箱，属于光伏冰箱【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 我国是冰箱的生产大国同时也是冰箱的使用大国。据统计，2007年我国冰箱年产 量为4397. 13万台，其中冷冻箱为1064. 78万台；电冰箱出口额为41. 79亿美元，与2008 年同比增长31%，出口额占家电出口总额的12%。2008年，我国冰箱产量近5000万台。冰箱 在给人民生活带来便利的同时，消耗了大量电力资源，对环境造成的污染也越来越严重。
[0003] 随着石油、煤、天然气等不可再生能源的消耗，环境问题和能源紧张问题日趋严 峻。人们逐渐将目光投向风能、水能、生物质能、太阳能等可再生能源利用。太阳能是其中 应用最为广泛的能源，清洁安全，是全球普遍推广的环保能源。此外，中国许多偏远地区和 游牧民族地区由于缺电而无法实现使用电冰箱来保存食品以及必要的卫生疫苗用品等，给 其生产生活带来了极大的不便。但是这些地区大多处于太阳能资源丰富的区域这就为太阳 能光伏冰箱的应用推广奠定了基础。
[0004] 太阳能光伏冰箱利用太阳能作为系统的动力源，清洁无污染，减少使用电能，有 助于解决由于不可再生能源枯竭所导致的日益严重的能源危机。而家用冰箱是家庭用电最 多的电器，家庭中总用电的33%是冰箱消耗的。一台冰箱从购买之日起到它报废，随时都在 耗费能量。再加上中国有许多偏远地区和游牧民族至今没有供电网络，他们无法使用电冰 箱保存食品，这些都将为太阳能冰箱的开发提供了潜在的市场。基于这些背景使得人们对 太阳能光伏冰箱技术产生了浓厚的兴趣。
[0005] 传统的光伏冰箱系统由电池组件、控制器、蓄电池、逆变器和冰箱组成。目前太阳 能光伏冰箱实用化程度还比较低，主要制约因素有系统受天气状况影响较大，在连续阴雨 天气难以实现稳定运行；系统部件蓄电池等初投资较高，为了存储系统运行一段时间所需 的电能，需要较大的蓄电池容量，这就会大幅增加系统的初投资成本：冰箱为感性负载，其 启动瞬间需要6-10个单位的瞬时启动功率，对没有变频启动的光伏冰箱来说，需要配置较 大逆变器容量，也会使系统的初投资成本增加，且频繁的启动功率会对部件元器件造成损 害，降低逆变器的使用寿命；选定后的系统部件一体化程度不高，各部件没有合适的位置放 置影响了系统的美观和安全可靠性。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有光伏冰箱系统的不足，提出一种太阳能和市电联合供 电且具有变频启动功能的一种新型光伏冰箱。太阳能与市电联供太阳能优先的供电模式不 仅实现了最大化利用太阳电池板产生的清洁能源，而且降低了系统蓄电池配置容量，降低 了系统成本，同时也解决了光照不足时光伏冰箱系统的稳定性问题，提高了系统效率和适 用性。变频启动功能则能有效保护部件安全，降低逆变器配置容量。将各部件整合在冰箱 背部，提高了系统一体化程度，提高了系统整体性，使系统美观可靠。
[0007] 本发明通过以下技术方案完成：一种具有太阳能优先供电的光伏交流冰箱系统由 太阳电池板、市电电网、UPS逆变电源、变频启动器和交流冰箱组成。太阳电池板和市电电 网都与UPS逆变器输入端连接，变频启动器和UPS输出端连接，变频启动器的另一端则连接 交流冰箱。
[0008] 系统所述冰箱中的另一种形式是：将其交流压缩机用直流压缩机代替，此时UPS 逆变电源则省去，系统相应的增加蓄电池和MPPT控制器。
[0009] 系统所述交流冰箱系统的另一种形式是：将蓄电池省去，相应的UPS换成逆变器， 不与市电连接，以降低系统成本，减少系统初投资。
[0010] 工作原理：太阳光线入射到太阳电池板上产生直流电能，电能储存在UPS逆变电 源中的蓄电池部分中，蓄电池中的直流电能经逆变电路逆变成交流电，交流电经变频器调 制电压电流后实现交流冰箱的变频驱动。在太阳辐照不足时，UPS逆变电源连接市电电网， 市电经UPS逆变电源中的AC/DC转换电路后将电能送到蓄电池储能，蓄电池中储存的直流 电能在经逆变器后转换成交流电，交流电经变频器调制后驱动交流冰箱工作。
[0011] 本发明与现有技术相比，具有如下优点： 1、系统为交流负载提供电能适用于大多数家庭的冰箱制冷，适用性强，系统中的蓄电 池实现了太阳电池板电能的"移峰填谷"。
[0012] 2、系统通过UPS逆变电源实现了太阳能与市电联供，系统优先连接太阳电池板电 路，使用太阳电池板产生的直流电能，提高清洁能源的利用效率。在太阳电池板产生的电能 不足时则连接到市电电网，由市电作为系统的电能来源，保证系统的稳定运行。太阳能与市 电联供的模式可以使系统中蓄电池的配置适当降低，这样就满足了系统稳定运行的同时降 低了成本。
[0013] 3、变频启动器的使用实现了冰箱的软启动，保护了部件安全，降低了系统中对逆 变器和蓄电池的容量要求。
[0014] 4、系统中可以省去蓄电池，降低了系统成本。
[0015] 5、UPS逆变电源和变频启动器整合在冰箱背面内部，提高了系统一体化程度，使系 统美观，安全可靠。
[0016] 6、直流冰箱系统则减少了逆变损失，变频启动同样可以实现保护电路，节能等功 能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为实施例1中交流光伏冰箱系统结构示意图。
[0018] 图2为实施例2中直流光伏冰箱系统结构示意图。
[0019] 图3为实施例1中交流光伏冰箱内部结构示意图。
[0020] 图4为实施例2中直流光伏冰箱内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 本光伏冰箱系统由太阳电池板（1)、市电电网（2)、UPS逆变电源（3)(其中包括AC/ DC转换电路（4)、逆变电路（5 )、蓄电池（6 )、控制电路（7 ))、交流变频启动器（8 )和交流冰 箱（9)组成。太阳电池板（1)与UPS逆变电源（3)中的蓄电池（6)输入端连接，市电电网 (2)经AC/DC转化电路（4)通过控制电路（7)与蓄电池（6)输入端连接，逆变电路（5)的输 入端则经控制电路（7)与蓄电池（6)连接，逆变电路（5)的另一端则通过交流变频启动器 (8)与交流冰箱（9)连接。
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明系统作进一步说明。
[0023] 实施例1 如图1所示，是本发明的一个实施例。系统主要由太阳电池板（1)、UPS逆变电源（3) (包括AC/DC转换电路（4)、逆变电路（5)、蓄电池（6)、控制电路（7))、交流变频启动器（8)、 和交流冰箱（9)组成。在太阳光照比较充足时，太阳电池板（1)与UPS逆变电源（3)中的蓄 电池（6 )连接，蓄电池（6 )的另一端则经控制电路（7 )与逆变电路（5 )连接，逆变电路（5 ) 的另一端经交流变频启动器（8)与交流冰箱（9)连接。太阳光线照射到太阳电池板（1)上 后，太阳电池板（1)将太阳能转化为直流电能，电池组件达到合适的蓄电池充电电压给UPS 逆变电源（3 )中的蓄电池（6 )充电，蓄电池（6 )的电能经逆变电路（5 )实现DC/AC转换后经 变频器调制后驱动冰箱压缩机工作，实现冰箱制冷。在太阳辐照度不足时，由市电电网（2) 的工作电源，市电经AC/DC转换电路（4)转换成直流电，直流电给蓄电池（6)充电，蓄电池 (6)中的电能则经控制电路（7)后由逆变电路（5)转换成交流电经变频启动器调制后驱动 冰箱负载运行，太阳能与市电联供太阳能优先的供电模式不仅实现最大化利用太阳电池板 产生的清洁能源，而且降低了系统蓄电池配置容量，降低了系统成本，同时也解决了在光照 不足时光伏冰箱系统的稳定性问题，提高了系统效率和适用性。变频启动功能则能有效的 保护部件安全，降低逆变器配置容量。同时将各部件集成整合在冰箱背部，提高了系统一体 化程度，使系统结构简洁美观、安全可靠。
[0024] 实施例2 如图2所示，是本发明的一个实施例。系统主要由太阳电池板（1)，控制器（10)，蓄电池 (6)，直流变频启动器（11)和直流冰箱（12)组成。有太阳辐照时，太阳电池板（1)产生直流 电能，直流电能经控制器（10)后经直流变频启动器（11)后驱动直流冰箱（12)工作，多余的 电能给蓄电池（6)充电，以在辐照度不足时给系统提供电能。变频启动器通过调制合适的 频率实现系统的节能。
【权利要求】
1. 所述光伏冰箱系统由太阳电池板、市电电网、UPS逆变电源(包括AC/DC转换电路、逆 变电路、蓄电池、控制电路)、交流变频启动器和交流冰箱组成，其特征在于：太阳电池板与 UPS逆变电源中的蓄电池输入端连接，市电电网经AC/DC转化电路通过控制电路与蓄电池 输入端连接，逆变电路的输入端则经控制电路与蓄电池连接，逆变电路的另一端则通过交 流变频启动器与交流冰箱连接。
2. 根据权利要求1所述系统，其特征在于：系统中通过UPS逆变电源实现太阳电池组 件和市电的电能联供，在提高系统稳定性的同时，降低对蓄电池容量要求，从而实现系统成 本的降低；系统通过在逆变电路和交流冰箱之间加变频器实现冰箱的软启动，在有效保护 系统的同时，降低了对逆变器容量要求；UPS逆变电源及变频电路集成整合在冰箱背面内 部，使系统美观且安全可靠。
3. 根据权利要求1所述系统可换成另一种形式：直流系统，其特征在于：此时系统主要 由太阳电池板，控制器，蓄电池，直流变频启动器和直流冰箱组成，太阳辐照充足时，太阳电 池板产生直流电能，直流电能经控制器通过直流变频启动器后驱动直流冰箱工作，多余的 电能给蓄电池充电；当辐照不足或没有辐照时，系统通过蓄电池供电，系统在使用绿色能源 的同时保证了系统的稳定运行，并且缓解了用电高峰期的用电压力，由于系统省去逆变器， 从而提高了系统效率，降低了系统成本。
4. 根据权利要求1所述系统换成的另一种形式，其特征在于：在原有的基础上可以省 去蓄电池，UPS也由逆变器替代，省去蓄电池大幅降低了系统的初投资成本。
【文档编号】H02J9/06GK104158280SQ201310177032
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】李明, 谭礼军, 季旭, 罗熙, 张跃, 李玉恒 申请人:云南师范大学