家用太阳能供电系统及其与市电切换方法

家用太阳能供电系统及其与市电切换方法
【专利摘要】本发明提供一种家用太阳能供电系统，包括太阳能光伏电池、逆变器、室内供电线路，室内供电线路至少设置1路以上；其结构特点是：还包括电源智能切换控制器、Zigbee网络、电能质量监测仪、切换总开关、太阳能供电切换开关、市电切换开关和市电直供开关；太阳能供电切换开关及市电切换开关由电源智能切换控制器自动控制；电能质量监测仪通过Zigbee网络与电源智能切换控制器信号电连接；本发明与市电切换的方法，主要由电源智能切换控制器采用对象传播网络评估方法对太阳能供电的电能质量进行评估，根据评估结果自动控制太阳能供电与市电间的切换。本发明在有效保护家电安全的基础上实现最大程度地利用太阳能供电，节约能源。
【专利说明】家用太阳能供电系统及其与市电切换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能光伏发电【技术领域】，具体涉及一种家用太阳能供电系统以及该家用太阳能供电系统与市电切换的方法。
【背景技术】
[0002]随着石油、天然气和煤炭等传统能源的逐步消耗，传统的石化能源正逐渐枯竭。目前世界各国都已经把开发新能源和利用可再生能源作为未来能源发展的方向。太阳能光伏发电以其独特的优势，其应用日益受到重视，从大型太阳能电站到家庭使用的太阳能辅助供电系统，其应用范围越来越广。太阳能光伏发电系统通常主要由太阳能电池板(或太阳能电池板阵列)、太阳能光伏逆变器(或并网逆变器)等主要设备或部件组成。目前，将太阳能光伏发电技术应用于家庭等小范围内的使用已有研究和应用，如申请公布号为CN102104347A、名称为“太阳能(光伏)家用型发电系统”的中国专利文献，其提出了一种家用太阳能发电系统，涉及智能控制器并提出在智能控制器的控制下必要时实施太阳能供电和市电的切换，但其仅仅提出这一概念，并无具体控制和切换的技术方案。在现有的家用太阳能供电系统中，往往只侧重于太阳能发电系统本身的构建，忽视了对太阳能供电系统提供的电能质量的监测，导致在家用太阳能供电系统提供的电能质量不符合家用电器使用的技术要求时仍然继续供电，不能及时切换为市电供电，从而给家用电器等带来不必要的麻烦和损失。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是:克服现有技术的不足，提供一种太阳能供电和市电能够实现智能切换的家用太阳能供电系统以及家用太阳能供电系统与市电切换的方法。
[0004]本发明的技术方案是:本发明的家用太阳能供电系统，包括太阳能光伏电池、逆变器、室内供电线路，室内供电线路至少设置I路以上；其结构特点是:还包括电源智能切换控制器、Zigbee网络、电能质量监测仪、切换总开关、太阳能供电切换开关和市电切换开关；电能质量监测仪的台数和室内供电线路的路数相同；
[0005]上述的太阳能光伏电池具有电压输出端；逆变器具有电压输入端和电压输出端；太阳能供电切换开关和市电切换开关均分别具有输入端、输出端及控制信号输入端；切换总开关具有输入端和输出端；电源智能切换控制器具有检测信号输入端、第一控制输出端和第二控制输出端；Zigbee网络和电能质量监测仪均分别具有信号输入端和信号输出端；
[0006]上述的逆变器的电压输入端与太阳能光伏电池的电压输出端电连接；太阳能供电切换开关的输入端与逆变器的电压输出端电连接；太阳能供电切换开关的控制信号输入端与电源智能切换控制器的第一控制输出端信号电连接；市电切换开关的控制信号输入端与电源智能切换控制器的第二控制输出端信号电连接；市电切换开关的输入端接市电；切换总开关的输入端、太阳能供电切换开关的输出端以及市电切换开关的输出端共线；室内供电线路的一端与切换总开关的输出端电连接；室内供电线路的另一端接家用电器；[0007]电源智能切换控制器的检测信号输入端与Zigbee网络的信号输出端信号电连接；Zigbee网络的信号输入端与电能质量监测仪的信号输出端信号电连接；电能质量监测仪的信号输入端与室内供电线路信号电连接。
[0008]进一步的方案是:还包括市电直供开关，所述的市电直供开关的输入端接市电，输出端与室内供电线路电连接。
[0009]进一步的方法是:上述的太阳能光伏电池为太阳能光伏电池组；电能质量监测仪为ACR120E型号的电能质量监测仪；电源智能切换控制器包括TMS320F2806型号的集成芯片。
[0010]上述的家用太阳能供电系统，运用对象传播网络算法对太阳能供电质量进行综合评估，实现家用太阳能与市电智能切换方法，切换方法主要包括以下步骤:
[0011]步骤1:在电源智能切换控制器中建立对太阳能供电的电能质量进行评估的基于对象传播网络评估方法的评估体系:
[0012]①建立电能质量指标体系，设置评判等级:通过电源智能切换控制器内置的评估软件设定评估指标体系，该评估指标体系包括电压暂降、电压偏差、三相不平衡、波动、闪变、谐波、频率偏差和供电可靠性共8项指标；按照国标或国际公认定义的规定范围将指标体系中的各项指标划分为优、良、中、合格和不合格共5个等级；
[0013]②采集电能质量检测数据:电能质量监测仪采集电能质量相应数据并上传给电源智能切换控制器；
[0014]③电源智能切换控制器对电能质量的8个指标按照五级评判标准，划分区间后进行归一化处理，将其置于(0，I)区间，利用均匀随机数在各级指标变化区间，内插随机产生的100个指标样本值；
[0015]④将100个指标样本输入对象传播网络，计算参数，确定理论输出值，完成对象传播网络的输入样本训练；
[0016]步骤2:电源智能切换控制器实时接收电能质量监测仪上传的各电能质量参数，利用对象传播网络评估方法对电能质量进行实时评估；若评估的电能质量等级在“中”等级以上时，维持太阳能供电；
[0017]步骤3:电源智能切换控制器若评估的电能质量等级在“合格”或“不合格”等级时，电源智能切换控制器控制太阳能供电切换开关断开，市电切换开关导通，由市电供电；
[0018]步骤4:若切换总开关在关闭后重新导通，电源智能切换控制器控制太阳能供电切换开关导通，市电切换开关断开，由太阳能供电；
[0019]步骤5:重复步骤2至步骤4。
[0020]进一步的方案是:上述的步骤I的步骤④中的对象传播网络的样本训练方法，主要包括以下步骤:
[0021]②初始化及确定参数:确定输入层神经元数n，并对输入向量X进行归一化处理:
[0022]
【权利要求】
1.一种家用太阳能供电系统，包括太阳能光伏电池、逆变器、室内供电线路，室内供电线路至少设置I路以上；其特征在于:还包括电源智能切换控制器、Zigbee网络、电能质量监测仪、切换总开关、太阳能供电切换开关和市电切换开关；电能质量监测仪的台数和室内供电线路的路数相同；所述的太阳能光伏电池具有电压输出端；逆变器具有电压输入端和电压输出端；太阳能供电切换开关和市电切换开关均分别具有输入端、输出端及控制信号输入端；切换总开关具有输入端和输出端；电源智能切换控制器具有检测信号输入端、第一控制输出端和第二控制输出端；Zigbee网络和电能质量监测仪均分别具有信号输入端和信号输出端；所述的逆变器的电压输入端与太阳能光伏电池的电压输出端电连接；太阳能供电切换开关的输入端与逆变器的电压输出端电连接；太阳能供电切换开关的控制信号输入端与电源智能切换控制器的第一控制输出端信号电连接；市电切换开关的控制信号输入端与电源智能切换控制器的第二控制输出端信号电连接；市电切换开关的输入端接市电；切换总开关的输入端、太阳能供电切换开关的输出端以及市电切换开关的输出端共线；室内供电线路的一端与切换总开关的输出端电连接；室内供电线路的另一端接家用电器；电源智能切换控制器的检测信号输入端与Zigbee网络的信号输出端信号电连接；Zigbee网络的信号输入端与电能质量监测仪的信号输出端信号电连接；电能质量监测仪的信号输入端与室内供电线路信号电连接。
2.根据权利要求1所述的家用太阳能供电系统，其特征在于:还包括市电直供开关，所述的市电直供开关的输入端接市电，输出端与室内供电线路电连接。
3.根据权利要求1所述的家用太阳能供电系统，其特征在于:所述的太阳能光伏电池为太阳能光伏电池组；电能质量监测仪为ACR120E型号的电能质量监测仪；电源智能切换控制器包括TMS320F2806型号的集成芯片。
4.一种根据权利要求·1至3任一所述的家用太阳能供电系统与市电切换方法，其特征在于，主要包括以下步骤:步骤1:在电源智能切换控制器中建立对太阳能供电的电能质量进行评估的基于对象传播网络评估方法的评估体系:①建立电能质量指标体系，设置评判等级:通过电源智能切换控制器内置的评估软件设定评估指标体系，该评估指标体系包括电压暂降、电压偏差、三相不平衡、波动、闪变、谐波、频率偏差和供电可靠性共8项指标；按照国标或国际公认定义的规定范围将指标体系中的各项指标划分为优、良、中、合格和不合格共5个等级；②采集电能质量检测数据:电能质量监测仪采集电能质量相应数据并上传给电源智能切换控制器；③电源智能切换控制器对电能质量的8个指标按照五级评判标准，划分区间后进行归一化处理，将其置于(O，I)区间，利用均匀随机数在各级指标变化区间，内插随机产生的100个指标样本值；④将100个指标样本输入对象传播网络，计算参数，确定理论输出值，完成对象传播网络的输入样本训练；步骤2:电源智能切换控制器实时接收电能质量监测仪上传的各电能质量参数，利用对象传播网络评估方法对电能质量进行实时评估；若评估的电能质量等级在“中”等级以上时，维持太阳能供电；步骤3:电源智能切换控制器若评估的电能质量等级在“合格”或“不合格”等级时，电源智能切换控制器控制太阳能供电切换开关断开，市电切换开关导通，由市电供电；步骤4:若切换总开关在关闭后重新导通，电源智能切换控制器控制太阳能供电切换开关导通，市电切换开关断开，由太阳能供电；步骤5:重复步骤2至步骤4。
5.一种根据权利要求4所述的家用太阳能供电系统与市电切换的方法，其特征在于:所述的步骤I的步骤④中的对象传播网络的样本训练方法，主要包括以下步骤:①初始化及确定参数:确定输入层神经元数n，并对输入向量X进行归一化处理:
【文档编号】H02J9/06GK103532223SQ201310484445
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】倪福银, 沃松林, 罗印升, 沈琳, 朱成喜, 陈钦, 诸一琦 申请人:江苏理工学院