光伏空调系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种光伏空调系统，包括多个太阳能电池阵列、光伏变流器和空调机组，光伏变流器包括升压电路、整流逆变并网电路和控制电路，升压电路为多个，多个升压电路与多个太阳能电池阵列一一对应，太阳能电池阵列的输出端与对应的升压电路的输入端连接，多个升压电路的输出端与整流逆变并网电路的第一侧连接，整流逆变并网电路的第二侧与单相交流电网连接，控制电路分别与所述多个升压电路、整流逆变并网电路和空调机组连接；空调机组的供电端与整流逆变并网电路的第一侧连接。本申请公开的光伏空调系统能够提高电能利用率、降低运行维护成本，并且使用范围较广。
【专利说明】光伏空调系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于空调【技术领域】，尤其涉及光伏空调系统。
【背景技术】
[0002] 空调在运行过程中会消耗大量的电能，为了降低对不可再生能源的依赖，目前出 现了可以由太阳能电池阵列供电的空调系统，其结构如图1所示。包括：太阳能电池阵列、 DC/DC (直流/直流）变换器、AC/DC (交流/直流）变换器、空调机组和蓄电池。
[0003] 其中，太阳能电池阵列利用太阳能生成电能，之后由DC/DC变换器对太阳能电池 阵列输出的电能进行电压转换，以便为空调机组供电，AC/DC变换器把单相电网中的交流电 转换为直流电，为空调机组供电。在太阳能电池阵列的输出功率不能满足空调机组的运行 需求时，空调机组运行所缺的电能由AC/DC变换器经单相电网转换而来，或者由蓄电池进 行辅助供电。在太阳能电池阵列的输出功率大于空调机组的运行功率时，太阳能电池阵列 输出的多余电能存储在蓄电池中。
[0004] 上述空调系统中，太阳能电池阵列产生的电能只能提供给空调机组或者存储于蓄 电池中，而蓄电池的存储容量有限，当太阳能电池阵列在阳光充足的条件下产生大量电能 时，多余的电能可能由于蓄电池无法存储而浪费掉。另外，蓄电池的使用寿命较短且成本较 高，这导致空调系统的运行维护成本很高。 实用新型内容
[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光伏空调系统，能够将太阳能电池阵 列产生的多余电能回馈电网，以提高能源利用率，同时降低运行维护成本。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007] 本实用新型公开了一种光伏空调系统，包括多个太阳能电池阵列、光伏变流器和 空调机组；
[0008] 所述光伏变流器包括升压电路、整流逆变并网电路和控制电路，所述升压电路为 多个，多个升压电路与所述多个太阳能电池阵列一一对应，所述太阳能电池阵列的输出端 与对应的升压电路的输入端连接，所述多个升压电路的输出端与所述整流逆变并网电路的 第一侧连接，所述整流逆变并网电路的第二侧与单相交流电网连接，所述控制电路分别与 所述多个升压电路、所述整流逆变并网电路和所述空调机组连接；
[0009] 所述空调机组的供电端与所述整流逆变并网电路的第一侧连接。
[0010] 优选的，在上述光伏空调系统中，所述升压电路包括第一电感、第一电容、第一开 关管、第一二极管和第二二极管；所述第一电感的第一端连接至所述太阳能电池阵列的输 出端，所述第一电感的第二端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接 至所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地，所述第一开关管的第一端连接至 所述第一电感的第二端，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端与所述 控制电路连接，所述第二二极管的阴极连接至所述第一开关管的第一端，所述第二二极管 的阳极接地，所述第一电容的第一端为所述升压电路的输出端。
[0011] 优选的，在上述光伏空调系统中，所述升压电路还包括第二电感、第二开关管、第 三二极管和第四二极管；所述第二电感的第一端连接至所述第一电感的第一端，所述第二 电感的第二端连接至所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极连接至所述第一电容 的第一端，所述第二开关管的第一端连接至所述第二电感的第二端，所述第二开关管的第 二端接地，所述第二开关管的控制端与所述控制电路连接，所述第四二极管的阴极连接至 所述第二开关管的第一端，所述第四二极管的阳极接地。
[0012] 优选的，在上述光伏空调系统中，所述整流逆变并网电路包括第三开关管、第四开 关管、第五开关管、第六开关管、第三电感、第四电感和四个二极管；所述第三开关管、第四 开关管、第五开关管和第六开关管分别反向并联一个二极管；所述第三开关管的第一端与 所述多个升压电路的输出端连接，所述第三开关管的第二端连接至所述第四开关管的第一 端，所述第四开关管的第二端接地，所述第五开关管的第一端与所述第三开关管的第一端 连接，所述第五开关管的第二端连接至所述第六开关管的第一端，所述第六开关管的第二 端接地，所述第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管的控制端分别与所述控制 电路连接；所述第三电感的一端连接至所述第三开关管的第二端、另一端连接至所述单相 交流电网的火线，所述第四电感的一端连接至所述第五开关管的第二端、另一端连接至所 述单相交流电网的零线。
[0013] 优选的，在上述光伏空调系统中，所述整流逆变并网电路还包括第一电阻、第二电 阻、第二电容和第三电容；所述第一电阻的一端连接至所述第三开关管的第一端，所述第一 电阻的另一端通过所述第二电阻接地，所述第二电容的一端连接至所述第三开关管的第一 端，所述第二电容的另一端通过所述第三电容接地，所述第一电阻和第二电阻的公共端与 所述第二电容和第三电容的公共端短接。
[0014] 优选的，上述光伏空调系统还包括开关电源；所述开关电源的输入端与所述整流 逆变并网电路的第一侧连接，所述开关电源对所述光伏变流器中的直流电进行电压转换。
[0015] 优选的，上述光伏空调系统还包括直流电用户接口，所述直流电用户接口的输入 端与所述开关电源的输出端或者所述整流逆变并网电路的第一侧连接。
[0016] 由此可见，本实用新型的有益效果为：本实用新型上述公开的光伏空调系统，包括 多个太阳能电池阵列、光伏变流器和空调机组，多个太阳能电池阵列产生的电能能够为空 调机组供电，在多个太阳能电池阵列产生的电能有剩余的情况下，能够通过整流逆变并网 电路将多余电能回馈至单相交流电网，从而提高电能利用率，由于本实用新型公开的光伏 空调系统未设置蓄电池，因此可以避免产生更换蓄电池的费用，从而降低系统的运行维护 成本。
[0017] 另外，本实用新型公开的光伏空调系统包括多个太阳能电池阵列，由于多个太阳 能电池阵列可以分别安装，因此在一些空间较小的场合也可以使用本实用新型公开的光伏 空调系统，使得本实用新型公开的光伏空调系统的使用范围更广。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本 实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为现有的空调系统的结构不意图；
[0020] 图2为本实用新型公开的一种光伏空调系统的结构示意图；
[0021] 图3为本实用新型公开的一种升压电路的电路图；
[0022] 图4为本实用新型公开的另一种升压电路的电路图；
[0023] 图5为本实用新型公开的一种整流逆变并网电路的电路图；
[0024] 图6为本实用新型公开的另一种整流逆变并网电路的电路图；
[0025] 图7为本实用新型公开的另一种光伏空调系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。
[0027] 本实用新型公开一种光伏空调系统，能够将太阳能电池阵列产生的多余电能回馈 电网，以提高电能利用率，同时降低运行维护成本。
[0028] 参见图2,图2为本实用新型公开的一种光伏空调系统的结构示意图。该光伏空调 系统包括太阳能电池阵列11-13、光伏变流器20和空调机组30。
[0029] 其中：
[0030] 太阳能电池阵列11-13利用太阳能产生电能并输出。各个太阳能电池阵列可以 由任意数量的太阳能光伏电池单元组成，也就是说各个太阳能电池阵列的外观尺寸可以相 同，也可以不同。并且，太阳能电池阵列的安装方式多样化，例如阳台安装、屋顶安装，或者 墙面安装。
[0031] 光伏变流器20包括升压电路211-213、整流逆变并网电路22和控制电路（图中未 示出）。太阳能电池阵列11-13与升压电路211-213--对应，太阳能电池阵列11_13的 输出端与对应的升压电路的输入端连接，具体的：太阳能电池阵列11的输出端与升压电路 211的输入端连接，太阳能电池阵列12的输出端与升压电路212的输入端连接，太阳能电池 阵列13的输出端与升压电路213的输入端连接。升压电路211-213的输出端与整流逆变 并网电路22的第一侧连接，整流逆变并网电路22的第二侧与单相交流电网AC连接。控制 电路分别与升压电路211-213、整流逆变并网电路22和空调机组30连接。
[0032] 空调机组30的供电端与整流逆变并网电路22的第一侧连接。
[0033] 本实用新型上述公开的光伏空调系统，包括多个太阳能电池阵列、光伏变流器和 空调机组，多个太阳能电池阵列产生的电能能够为空调机组供电，在多个太阳能电池阵列 产生的电能有剩余的情况下，能够通过整流逆变并网电路将多余电能回馈至单相交流电 网，从而提高电能利用率，由于本实用新型公开的光伏空调系统未设置蓄电池，因此可以避 免产生更换蓄电池的费用，从而降低系统的运行维护成本。
[0034] 另外，现有的空调系统仅设置一个太阳能电池组件，为了保证为空调机组正常供 电，该太阳能电池组件的尺寸很大，这对空调系统的使用场合造成很大的限制。而本实用 新型公开的光伏空调系统包括多个太阳能电池阵列，由于多个太阳能电池阵列可以分别安 装，因此在一些空间较小的场合也可以使用本实用新型公开的光伏空调系统，使得本实用 新型公开的光伏空调系统的使用范围更广。
[0035] 尽管图2中示出了 3个太阳能电池阵列和3个升压电路，应当理解的是，本实用新 型并不局限于此，根据具体应用场合，该光伏空调系统可以设置任意数目的太阳能电池阵 列，相应的光伏变流器20设置同等数量的升压电路。
[0036] 在图2所示的光伏空调系统中，升压电路可以采用多种结构。下面结合图3和图 4对其中两种结构进行说明。
[0037] 参见图3,图3为本实用新型公开的一种升压电路的电路图。该升压电路包括第一 电感L1、第一电容C1、第一开关管Ml、第一二极管D1和第二二极管D2。
[0038] 第一电感L1的第一端连接至太阳能电池阵列的输出端，第一电感L1的第二端连 接至第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接至第一电容C1的第一端，第一电容 C1的第二端接地。第一开关管Ml的第一端连接至第一电感L1的第二端，第一开关管Ml的 第二端接地，第一开关管Ml的控制端与控制电路连接。第二二极管D2的阴极连接至第一 开关管Ml的第一端，第二二极管D2的阳极接地。第一电容C1的第一端为该升压电路的输 出端。
[0039] 当第一开关管Ml导通时，流经第一电感L1的电流增大，由于电感具有电流不能突 变的特性，在第一开关管Ml关断期间，第一电感L1上产生的电压加上太阳能电池阵列的输 出电压，经过第一二极管D1对第一电容C1充电，从而把太阳能电池阵列输出的电能转到第 一电容C1上。
[0040] 图4不出了另一种升压电路。该升压电路包括第一电感L1、第一电容C1、第一开 关管Ml、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电感L2、第二开关管M2、第三二极管D3和第 四二极管D4。
[0041] 第一电感L1的第一端连接至太阳能电池阵列的输出端，第一电感L1的第二端连 接至第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接至第一电容C1的第一端，第一电容 C1的第二端接地。第二电感L2的第一端连接至第一电感L1的第一端，第二电感L2的第二 端连接至第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接至第一电容C1的第一端。第一 开关管Ml的第一端连接至第一电感L1的第二端，第一开关管Ml的第二端接地，第一开关 管Ml的控制端与控制电路连接。第二二极管D2的阴极连接至第一开关管Ml的第一端，第 二二极管D2的阳极接地。第二开关管M2的第一端连接至第二电感L2的第二端，第二开关 管M2的第二端接地，第二开关管M2的控制端与控制电路连接。第四二极管D4的阴极连接 至第二开关管M2的第一端，第四二极管的阳极接地。第一电容C1的第一端为该升压电路 的输出端。
[0042] 图4所示的升压电路为双路交错升压电路，其工作原理与图3所示的单路升压电 路相同。由于图4所示升压电路为双路交错控制，电路的关键器件如电感、二极管和开关管 的额定容量仅为图3所示升压电路的一半。
[0043] 图5示出了一种整流逆变并网电路的结构，包括第三开关管M3、第四开关管M4、第 五开关管M5、第六开关管M6、第三电感L3、第四电感L4和四个二极管D5-D8。
[0044] 其中，第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6分别反向并 联一个开关管。具体的，第五二极管D5的阴极连接至第三开关管M3的第一端、阳极连接至 第三开关管M3的第二端，第六二极管D6的阴极连接至第四开关管M4的第一端、阳极连接 至第四开关管M4的第二端，第七二极管D7的阴极连接至第五开关管M5的第一端、阳极连 接至第五开关管M5的第二端，第八二极管D8的阴极连接至第六开关管M6的第一端、阳极 连接至第六开关管M6的第二端。
[0045] 第三开关管M3的第一端与多个升压电路的输出端连接，第三开关管M3的第二端 连接至第四开关管M4的第一端，第四开关管M4的第二端接地，第五开关管M5的第一端与 第三开关管M3的第一端连接，第五开关管M5的第二端连接至第六开关管M6的第一端，第 六开关管M6的第二端接地，另外，第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5和第六开 关管M6的控制端分别与控制电路连接。
[0046] 第三电感L3的一端连接至第三开关管M3的第二端、另一端连接至单相交流电网 的火线L，第四电感L4的一端连接至第五开关管M5的第二端、另一端连接至单相交流电网 的零线N。
[0047] 实施中，还可以对图5所示整流逆变并网电路进行改进，进一步增加第一电阻R1、 第二电阻R2作为均压电阻、第二电容C2和第三电容C3作为储能电容，如图6所示。具体 的：第一电阻R1的一端连接至第三开关管M3的第一端，第一电阻R1的另一端通过第二电 阻R2接地，第二电容C2的一端连接至第三开关管M3的第一端，第二电容C2的另一端通过 第三电容C3接地，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端与第二电容C2和第三电容C3的公 共端短接。
[0048] 在图5和图6所示的整流逆变并网电路中，第三开关管M3的第一端作为整流逆变 并网电路的第一侧、与各个升压电路的输出端和空调机组连接，第三电感L3的第二端（也 就是第三电感L3连接火线的一端）和第四电感L4的第二端（也就是第四电感L4连接零 线的一端）作为整流逆变并网电路的第二侧、与单相交流电网连接。
[0049] 当整流逆变并网电路工作于整流状态时，单相交流电网的电能流入整流逆变并网 电路，由整流逆变并网电路进行整流后形成直流电，为空调机组供电。其工作原理为：在第 四开关管M4导通时，电流路径为火线L-第三电感L3-第四开关管M4-第八二极管D8-第 四电感L4-零线N，在第四开关管M4导通期间，流经第三电感L3的电流增大，储存电能；在 第四开关管M4关断时，储存在第三电感L3上的电能经第五二极管D5流出，为空调机组供 电。
[0050] 本实用新型还公开一种光伏空调系统，其结构如图7所示。这里仅就与图2所示 光伏空调系统的区别进行说明。
[0051] 在图7所示光伏空调系统中，进一步设置有开关电源40,开关电源40的输入端与 整流逆变并网电路22的第一侧连接，对光伏变流器20中的直流电（可以是升压电路输出 的直流电，也可以是整流逆变并网电路22输出的直流电）进行电压转换。实施中，空调机 组30中的低压直流负载可以和开关电源40的输出端连接，由开关电源40为各低压直流负 载供电，其中空调机组30中的低压直流负载包括但不限于控制芯片、阀类、传感器等。
[0052] 另外，在图7所示光伏空调系统中还设置有直流电用户接口 50,直流电用户接口 50的输入端与开关电源40的输出端或者整流逆变并网电路22的第一侧连接，用户可以将 其他用电设备（如照明灯、风扇、热水器等）插接在直流电用户接口 50。实施中，可以设置 直流电380V、220V、24V和15V的直流电用户接口。
[0053] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。
[0054] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种光伏空调系统，其特征在于，包括多个太阳能电池阵列、光伏变流器和空调机 组； 所述光伏变流器包括升压电路、整流逆变并网电路和控制电路，所述升压电路为多个， 多个升压电路与所述多个太阳能电池阵列一一对应，所述太阳能电池阵列的输出端与对应 的升压电路的输入端连接，所述多个升压电路的输出端与所述整流逆变并网电路的第一侧 连接，所述整流逆变并网电路的第二侧与单相交流电网连接，所述控制电路分别与所述多 个升压电路、所述整流逆变并网电路和所述空调机组连接； 所述空调机组的供电端与所述整流逆变并网电路的第一侧连接。
2. 根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述升压电路包括第一电感、第 一电容、第一开关管、第一二极管和第二二极管； 所述第一电感的第一端连接至所述太阳能电池阵列的输出端，所述第一电感的第二端 连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接至所述第一电容的第一端，所 述第一电容的第二端接地，所述第一开关管的第一端连接至所述第一电感的第二端，所述 第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端与所述控制电路连接，所述第二二极 管的阴极连接至所述第一开关管的第一端，所述第二二极管的阳极接地，所述第一电容的 第一端为所述升压电路的输出端。
3. 根据权利要求2所述的光伏空调系统，其特征在于，所述升压电路还包括第二电感、 第二开关管、第三二极管和第四二极管； 所述第二电感的第一端连接至所述第一电感的第一端，所述第二电感的第二端连接至 所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极连接至所述第一电容的第一端，所述第二 开关管的第一端连接至所述第二电感的第二端，所述第二开关管的第二端接地，所述第二 开关管的控制端与所述控制电路连接，所述第四二极管的阴极连接至所述第二开关管的第 一端，所述第四二极管的阳极接地。
4. 根据权利要求1、2或3所述的光伏空调系统，其特征在于，所述整流逆变并网电路包 括第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第三电感、第四电感和四个二极管； 所述第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别反向并联一个二极管； 所述第三开关管的第一端与所述多个升压电路的输出端连接，所述第三开关管的第二 端连接至所述第四开关管的第一端，所述第四开关管的第二端接地，所述第五开关管的第 一端与所述第三开关管的第一端连接，所述第五开关管的第二端连接至所述第六开关管的 第一端，所述第六开关管的第二端接地，所述第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六 开关管的控制端分别与所述控制电路连接； 所述第三电感的一端连接至所述第三开关管的第二端、另一端连接至所述单相交流电 网的火线，所述第四电感的一端连接至所述第五开关管的第二端、另一端连接至所述单相 交流电网的零线。
5. 根据权利要求4所述的光伏空调系统，其特征在于，所述整流逆变并网电路还包括 第一电阻、第二电阻、第二电容和第三电容； 所述第一电阻的一端连接至所述第三开关管的第一端，所述第一电阻的另一端通过所 述第二电阻接地，所述第二电容的一端连接至所述第三开关管的第一端，所述第二电容的 另一端通过所述第三电容接地，所述第一电阻和第二电阻的公共端与所述第二电容和第三 电容的公共端短接。
6. 根据权利要求1、2、3或5所述的光伏空调系统，其特征在于，还包括开关电源； 所述开关电源的输入端与所述整流逆变并网电路的第一侧连接，所述开关电源对所述 光伏变流器中的直流电进行电压转换。
7. 根据权利要求6所述的光伏空调系统，其特征在于，还包括直流电用户接口，所述直 流电用户接口的输入端与所述开关电源的输出端或者所述整流逆变并网电路的第一侧连 接。
【文档编号】H02J3/38GK203907859SQ201420323437
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】方小斌, 胡雅洁, 杨帆, 武建飞, 孙丰涛, 廖云涛 申请人:珠海格力电器股份有限公司