光伏逆变器及空调器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光伏逆变器，包括基本光伏逆变器单元；基本光伏逆变器单元包括光伏电池组件、DC-DC升压器、第一切换开关、并网逆变器和并网滤波器；光伏电池组件、DC-DC升压器、并网逆变器、并网滤波器和交流电网依次电连接；第一切换开关包括一个输入端和两个输出端，两个输出端分别为第一输出端和第二输出端，第一切换开关的输入端连接DC-DC升压器的输出端，第一切换开关的第一输出端连接并网逆变器的输入端，用于并网输出交流电；第一切换开关的第二输出端作为直流母线端口，用于输出直流电。本发明还涉及一种空调器。本发明的光伏逆变器及空调器，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
【专利说明】光伏逆变器及空调器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏【技术领域】，特别是涉及一种光伏逆变器及空调器。
【背景技术】
[0002]一般的家用光伏逆变器都是并网输出交流电，而对于空调、冰箱、洗衣机等需要使用交流-直流-交流的变换来驱动电机的家用电器而言，光伏电池发出的直流电经过逆变、整流后又变成直流电，光伏光伏电池组件产生的电能的利用效率较低。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种光伏逆变器及空调器，使光伏电池组件产生的电能既可以作为直流电输出，也可以作为交流电并入交流电网，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种光伏逆变器，包括基本光伏逆变器单元；
[0006]所述基本光伏逆变器单元包括光伏电池组件、DC-DC升压器、第一切换开关、并网逆变器和并网滤波器；所述光伏电池组件、所述DC-DC升压器、所述并网逆变器、所述并网滤波器和交流电网依次电连接；
[0007]所述第一切换开关包括一个输入端和两个输出端，两个所述输出端分别为第一输出端和第二输出端，所述第一切换开关的输入端连接所述DC-DC升压器的输出端，所述第一切换开关的第一输出端连接所述并网逆变器的输入端，用于并网输出交流电；所述第一切换开关的第二输出端作为直流母线端口，用于输出直流电。
[0008]在其中一个实施例中，所述基本光伏逆变器单元还包括电容器，所述电容器连接在所述DC-DC升压器的输出端和所述第一切换开关的输入端之间，所述电容器用于稳压。
[0009]在其中一个实施例中，所述并网滤波器为EMC滤波器，用于滤除所述并网逆变器输出电流的谐波。
[0010]在其中一个实施例中，所述基本光伏逆变器单元的数量为N个，N个基本光伏逆变器之间通过所述第一切换开关的第二输出端并联；所述基本光伏逆变器单元的数量N > 2。
[0011]在其中一个实施例中，所述基本光伏逆变器单元还包括通信模块，所述通信模块用于N个基本光伏逆变器单元之间的数据通信。
[0012]在其中一个实施例中，N个所述基本光伏逆变器单元的所述通信模块通过通信电缆连接。
[0013]在其中一个实施例中，所述通信电缆的数量为N-1条。
[0014]在其中一个实施例中，所述光伏逆变器还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第一输出端和/或第二输出端连通。
[0015]本发明还涉及一种空调器，包括上述任一项所述的光伏逆变器；
[0016]还包括第二切换开关、压缩机逆变器、功率因数校正器、整流器、EMC滤波器和第三切换开关；交流电网依次通过所述第三切换开关、所述EMC滤波器、所述整流器、所述功率因数校正器和所述压缩机逆变器连接至压缩机，直流母线端口依次通过所述第二切换开关和压缩机逆变器连接至所述压缩机。
[0017]在其中一个实施例中，所述空调器还包括用于所述空调器和所述光伏逆变器之间数据通信的空调通信模块。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]本发明的光伏逆变器及空调器，通过在DC-DC升压器和并网逆变器之间设置第一切换开关，使得该光伏逆变器既可以通过第一切换开关的第二输出端输出直流电，也可以通过第一切换开关的第一输出端并网输出交流电，通过控制第一切换开关的工作状态，实现交流-直流-交流之间的切换，满足了空调、洗衣机等家用电器的驱动要求，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的光伏逆变器的基本光伏逆变器单元一实施例的示意图；
[0021]图2为本发明的光伏逆变器的多个基本光伏逆变器单元并联的示意图；
[0022]图3为本发明的空调器一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的光伏逆变器及空调器作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。
[0024]参见图1和图3，如图1所示，本发明的光伏逆变器包括基本光伏逆变器单元，基本光伏逆变器单元包括光伏电池组件UDC-DC升压器2、电容器3、通信模块4、第一切换开关
5、并网逆变器6和并网滤波器7。其中，光伏电池组件1、DC-DC升压器2、并网逆变器6、并网滤波器7和交流电网8依次电连接。光伏电池组件I用于将太阳能转化为电能，输出低压直流电。DC-DC升压器2用于将光伏电池组件I产生的低压直流电转换为高压直流电，使得光伏电池组件产生的低压直流电升高至并网逆变器需要的高电压。
[0025]第一切换开关5设置在DC-DC升压器2和并网逆变器6之间，第一切换开关5包括一个输入端和两个输出端，两个输出端分别为第一输出端和第二输出端。第一切换开关5的输入端连接DC-DC升压器2的输出端,第一切换开关5的第一输出端连接并网逆变器6的输入端，用于并网输出交流电。这样使得DC-DC升压器2输出的高压直流电经过第一切换开关5进入并网逆变器6，并网逆变器6用于将高压直流电转换为交流电，然后通过并网滤波器7的滤波后连接至交流电网8，实现光伏电池组件I产生的直流电并入交流电网。
[0026]第一切换开关5的第二输出端作为直流母线端口，用于输出直流电，这样使得DC-DC升压器2输出的高压直流电通过第一切换开关5直接输出直流电。在实际的使用过程中，可以将第一切换开关5的第二输出端直接连接至家用电器的DC-AC变换器或者DC-DC变换器的直流初级，这样使得电能的变换环节减少，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
[0027]—般的光伏逆变器直接通过并网逆变器并网输出交流电，然后交流电网输出的交流电经过逆变、整流和滤波后输出直流电再连接至家用电器的DC-AC变换器或者DC-DC变换器的直流初级，这样导致电能的变换环节较多，光伏电池产生的电能利用效率低。而本发明的光伏逆变器只经过一级DC-DC升压器后直接输出直流电，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
[0028]通过在DC-DC升压器和并网逆变器之间设置第一切换开关，使得该光伏逆变器既可以通过第一切换开关的第二输出端输出直流电，也可以通过第一切换开关的第一输出端并网输出交流电，通过控制第一切换开关的工作状态，实现交流-直流-交流之间的切换，满足了空调、洗衣机等家用电器的驱动要求，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
[0029]作为一种可实施方式，电容器3连接至DC-DC升压器2的输出端和第一切换开关5的输入端之间，电容器3用于稳压。DC-DC升压器2输出的高压直流电经过电容器3的稳压后输送至第一切换开关5的输入端，这样防止了电压波动导致家用电器及并网逆变器的损坏，保证了家用电器及并网逆变器等用电设备的正常工作。
[0030]较优地，并网滤波器7为EMC滤波器，用于滤除并网逆变器6输出电流的谐波。EMC (Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)是指设备或系统在其电磁环境中按照要求运行并不对其环境中的任何设备产生电磁干扰的能力。由于国际上对并网逆变器输入交流电网的电流有一定的要求，因此，需要经过并网滤波器7减少并网逆变器6输出电流的谐波，使并网逆变器输出的电流满足并网的要求。
[0031]如图2所示，作为一种可实施方式，基本光伏逆变器单元的数量为N个，N个基本光伏逆变器之间通过第一切换开关5的第二输出端并联设置，即N个基本光伏逆变器之间通过直流母线端口并联设置。在本实施例中，基本光伏逆变器单元的数量N > 2，N为整数。
[0032]当需要直流电供电的负载功率增加时，可以将基本光伏逆变器单元的直流母线端口并联，即将基本光伏逆变器单元的第一切换开关5的第二输出端进行并联。此时，各个基本光伏逆变器单元中的光伏电池组件I可以完全相同，也可以根据实际需要选择不同的型号。
[0033]较优地，N个基本光伏逆变器单元中的通信模块4通过通信电缆连接，通信模块4用于N个基本光伏逆变器单元之间的数据通信，实现N个并联的基本光伏逆变器单元之间的协同工作。优选地，通信电缆的数量为N-1条，N-1条通信电缆形成通信电缆环路进行各个基本光伏逆变器之间的通信，其中N是指基本光伏逆变器单元的数量。在其他实施例中，N个通信模块之间可以通过蓝牙、紫蜂等无线通信的方式进行数据通信。
[0034]较优地，光伏逆变器还包括控制器，控制器用于控制第一切换开关5的输入端与第一切换开关5的第一输出端和/或第二输出端连通。当控制器控制第一切换开关5的输入端连通第一开关5的第一输出端时，光伏逆变器只并网输出交流电，不输出直流电。当控制器控制第一切换开关5的输入端连通第一开关5的第二输出端时,光伏逆变器只输出直流电，不进行并网输出。当控制器控制第一切换开关5的输入端同时连通第一开关5的第一输出端和第二输出端时，光伏逆变器并网输出交流电并且输出直流电。
[0035]当然，在其他实施例中，第一切换开关5的控制也可以通过其它方式进行，比如，通过比较器对输入端与输出端的能耗进行比较后直接输出控制信号来控制第一切换开关5的输入端与第一切换开关5的第一输出端和/或第二输出端连通。
[0036]下面举例说明本发明的光伏逆变器的工作过程:
[0037]第一切换开关5可以使基本光伏逆变器单元在3种工作状态之间进行切换，通过3种工作状态的切换，实现交流-直流-交流之间的切换，这3种工作状态分别为:
[0038]状态1:控制器控制第一切换开关5的输入端同时连通第一切换开关5的第一输出端和第二输出端，此时N个基本光伏逆变器单元的直流侧并联，每个基本光伏逆变器单元均并网输出交流电。当使用直流电的家用电器运行不多，光伏电池组件发电能力盈余时，或者N个基本光伏逆变器单元均进行并网输出交流电时，可以使用状态I。
[0039]状态2:控制器控制第一切换开关5的输入端连通第一切换开关5的第一输出端，第一切换开关5的输入端与第一切换开关5的第二输出端不连通。此时，基本光伏逆变器单元进行独立并网发电，不输出直流电。当只进行并网逆变时，可以使用状态I或状态2。
[0040]状态3:控制器控制第一切换开关5的输入端连通第一切换开关5的第二输出端，第一切换开关5的输入端与第一切换开关5的第一输出端不连通。此时，N个基本光伏逆变器单元的直流侧并联但不进行并网输出交流电。当光伏电池组件的发电能力不足，不能够满足使用直流电的家用电器的消耗时，可以使用状态3，尽可能的减少电网电能的消耗。
[0041]如图3所示，本发明还涉及一种空调器，包括上述任一实施例中的光伏逆变器，该空调器还包括第二切换开关9、压缩机逆变器13、功率因数校正器(PFC，Power FactorCorrect1n，功率因数校正)10、整流器11、EMC滤波器16和第三切换开关12。交流电网8依次通过第三切换开关12、EMC滤波器16、整流器11、功率因数校正器10和压缩机逆变器13连接至压缩机14，直流母线端口依次通过第二切换开关9和压缩机逆变器13连接至压缩机14。应该清楚的是，此处的直流母线端口与光伏逆变器的直流母线端口相配套，即直流母线端口与第一切换开关5的第二输出端相适配。
[0042]其中，第二切换开关9用于控制直流母线端口与空调器的连通，即用于控制光伏逆变器与空调器的连通，使得空调器使用光伏逆变器产生的直流电进行工作。第三切换开关12用于控制交流电网与空调器连通，使得空调器使用交流电网的交流电进行工作。较优地，该空调器还包括用于空调器和光伏逆变器之间数据通信的空调通信模块15，且该空调通信模块15与光伏逆变器中的通信模块4相匹配。在实际应用中，可以根据空调器正常工作所需的功率，选择光伏电池组件的功率和基本光伏逆变器单元并联的数量。
[0043]当空调器使用光伏电池组件I产生的电能时，通过空调通信模块15与光伏逆变器的通信模块4，使得控制器控制第一切换开关5的输入端与第一切换开关5的第二输出端连通，将光伏电池组件I产生的直流电送入光伏逆变器的直流母线端口，空调器的第二切换开关9控制空调器的直流母线端口与光伏逆变器的直流母线端口连通，空调器的第三切换开关12断开。此时，空调器使用光伏电池组件I发出的电能而不是交流电网的电能进行工作。
[0044]当空调器使用交流电网8的电能时，空调器的第二切换开关9控制空调器的直流母线端口与光伏逆变器的直流母线端口断开，空调器的第三切换开关12使得空调器与交流电网8连通。此时，空调器使用交流电网的电能而不是光伏电池组件发出的电能进行工作。
[0045]本发明的光伏逆变器及空调器，通过在DC-DC升压器和并网逆变器之间设置第一切换开关，使得该光伏逆变器既可以通过第一切换开关的第二输出端输出直流电，也可以通过第一切换开关的第一输出端并网输出交流电，通过控制第一切换开关的工作状态，实现交流-直流-交流之间的切换，满足了空调、洗衣机等家用电器的驱动要求，提高了光伏电池组件产生的电能的利用效率。
[0046]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种光伏逆变器，其特征在于，包括基本光伏逆变器单元； 所述基本光伏逆变器单元包括光伏电池组件、DC-DC升压器、第一切换开关、并网逆变器和并网滤波器；所述光伏电池组件、所述DC-DC升压器、所述并网逆变器、所述并网滤波器和交流电网依次电连接； 所述第一切换开关包括一个输入端和两个输出端，两个所述输出端分别为第一输出端和第二输出端，所述第一切换开关的输入端连接所述DC-DC升压器的输出端，所述第一切换开关的第一输出端连接所述并网逆变器的输入端，用于并网输出交流电；所述第一切换开关的第二输出端作为直流母线端口，用于输出直流电。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于: 所述基本光伏逆变器单元还包括用于稳压的电容器，所述电容器连接在所述DC-DC升压器的输出端和所述第一切换开关的输入端之间。
3.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于: 所述并网滤波器为EMC滤波器，用于滤除所述并网逆变器输出电流的谐波。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光伏逆变器，其特征在于: 所述基本光伏逆变器单元的数量为N个，N个基本光伏逆变器之间通过所述第一切换开关的第二输出端并联；所述基本光伏逆变器单元的数量N > 2。
5.根据权利要求4所述的光伏逆变器，其特征在于: 所述基本光伏逆变器单元还包括通信模块，所述通信模块用于N个所述基本光伏逆变器单元之间的数据通信。
6.根据权利要求5所述的光伏逆变器，其特征在于: N个所述基本光伏逆变器单元的所述通信模块通过通信电缆连接。
7.根据权利要求6所述的光伏逆变器，其特征在于: 所述通信电缆的数量为N-1条。
8.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于: 所述光伏逆变器还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第一输出端和/或第二输出端连通。
9.一种空调器，其特征在于:包括权利要求1-8任一项所述的光伏逆变器； 还包括第二切换开关、压缩机逆变器、功率因数校正器、整流器、EMC滤波器和第三切换开关；交流电网依次通过所述第三切换开关、所述EMC滤波器、所述整流器、所述功率因数校正器和所述压缩机逆变器连接至压缩机，直流母线端口依次通过所述第二切换开关和所述压缩机逆变器连接至所述压缩机。
10.根据权利要求9所述的空调器，其特征在于: 所述空调器还包括用于所述空调器和所述光伏逆变器之间数据通信的空调通信模块。
【文档编号】H02M5/42GK104135225SQ201410331942
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】马鑫, 卓森庆, 游剑波, 张嘉鑫, 李发顺 申请人:珠海格力电器股份有限公司