一种无蓄电池的太阳能供电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种无蓄电池的太阳能供电装置，属新能源【技术领域】。本实用新型包括电源切换电路、取样电路、控制器、逆变器、太阳能电池板；取样电路的输入端与市电输入相连，取样电路的输出端与控制器连接，控制器分别与电源切换电路、逆变器、太阳能电池板连接，太阳能电池板的输出端与逆变器，逆变器的输出端与电源切换电路连接。本实用新型在太阳能电池供电不足时，由市电动态补充电能不足的部分，通过在每个供电周波数中动态插入部分市电波数，补偿太阳能电池供电不足造成的输出电源波动，每个切换周期仅为一秒，太阳能电池的储能仅需逆变器中的电容器即可，省去了昂贵的储能蓄电池，大大降低了太阳能供电的前期投入成本及后期维护成本。
【专利说明】一种无蓄电池的太阳能供电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无蓄电池的太阳能供电装置，特别涉及一种用市电与太阳能电源互补供电的装置，属于新能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]太阳能电池发电作为一种清洁、安全、可持续利用的绿色能源，具有资源丰富、取之不尽、处处可开发利用的特点。但太阳能电池供电也不可避免受到晴天、阴天、一年中不同季节、一天中不同时刻日照的影响，就使得所提供的电能波动性很大，使其在实际应用中受到诸多的限制。通常解决这一问题的方法是，在太阳能电池供电系统中采用大容量蓄电池进行储能，这就大大增加了供电系统的成本，大容量蓄电池不仅价格昂贵，寿命最长也只有两三年，蓄电池的维护及更换都需要一定技术，这些都限制了太阳能电源的广泛应用。当前，中国光伏产业面临很大的困难，根本出路就是开拓国内光伏市场，降低太阳能供电系统的制造及维护成本有着重要的意义。
[0003]目前通用的太阳能发电与市电互补解决方案是:在太阳能发电不足时自动转为市电为负载供电，这样仅仅是一个简单的开关切换过程，仍需大容量蓄电池对太阳能电池提供储能。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:本实用新型提供一种无蓄电池的太阳能供电装置，用于克服传统太阳能供电系统需要采用大容量蓄电池储能的问题，且在充分利用太阳能的前提下，在太阳能供电不足的时候，由市电动态补充电能不足的部分。
[0005]本实用新型技术方案是:一种无蓄电池的太阳能供电装置，包括电源切换电路1、取样电路2、控制器3、逆变器4、太阳能电池板5 ;所述取样电路2的输入端与市电输入相连，取样电路2的输出端与控制器3连接，控制器3分别与电源切换电路1、逆变器4、太阳能电池板5连接，太阳能电池板5的输出端与逆变器4，逆变器4的输出端与电源切换电路I连接；
[0006]所述电源切换电路I包括市电切换电路6、太阳能供电切换电路7 ;市电切换电路6包括桥式整流电路I BR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器Ul ;太阳能供电切换电路7包括桥式整流电路II BR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2 ;所述晶闸管Vl的阳极与桥式整流电路I BRl的正极端相连，晶闸管Vl的控制极与晶闸管驱动器Ul的输出端相连，晶闸管Vl的阴极接地，桥式整流电路I BRl负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极与桥式整流电路II BR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Ql的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Ql的发射极接地，桥式整流电路II BR2负极端接地；
[0007]所述控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13 ;取样电路2的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10，电压比较器12与斜波发生器10、太阳能电池板电量检测电路13、周波数控制信号形成电路11连接，周波数控制信号形成电路11与晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、电压比较器12连接。
[0008]本实用新型通过在每个交流电周波数中动态插入部分市电波数，以调整太阳能电池供电不足造成的波动。由于最长储能周期仅为一秒，仅需逆变器4中的电容器储能即可，这就省去昂贵的储能蓄电池。本装置采用周期过零和周波过零控制技术，两者之间的切换点总是在交流电周期的零点，这就保证了太阳能电源与市电的平稳衔接，避免了供电系统中的异常波动。
[0009]本实用新型的电路工作原理是:如图1所示，由采样电路2对市电交流电的零点检测，控制器3根据市电零点位置及太阳能电池板5的供电状况，提供电源切换电路I时间及波数控制信号，并控制逆变器4产生对应市电零点的正弦波交流电控制信号，电源切换电路I在控制器3的控制下，输出由市电及逆变器4交流电周波数互补的交流电源。
[0010]如图2所示，控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13 ;其中斜波发生器10产生一个周期为50个市电周期、相位与市电交流电相位差为O度、幅值固定的基准斜波，通过电压比较器12与太阳能电池板电量检测电路13输出的直流电压比较，输出一个与电池板电量成正比的脉宽信号，周波数计数器9是一个计数长度为50的计数器，通过对来自取样电路2的零点脉冲计数，输出一个周波数时基信号，晶闸管控制脉冲产生电路8输出的控制脉冲、电池板电量检测脉宽信号、周波数时基信号经周波数控制信号形成电路11，产生市电切换信号Ucl及逆变电源切换信号11。2。
[0011]如图3所示电路中，由桥式整流电路I BRl、晶闸管Vl、晶闸管驱动器Ul完成对市电的切换；另外，由桥式整流电路II BR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2完成对太阳能逆变电源的切换；图中的Uil为市电输入，Ui2为太阳能逆变电源的输入，U0为供电输出，Uca为市电切换信号，Uc2为逆变电源切换信号，Ucl及11。2均来自控制器3输出的切换信号，当Uca有效时，Uc2为零、当11。2有效时，Ucl为零；在Ucl有效时，晶闸管驱动器Ul输出对应于市电交流电零点的触发脉冲使晶闸管Vl导通，这时绝缘栅双极型晶体管Ql截止，桥式整流电路I BRl隔离了 ui2，电源输出U。为Uil的若干个波数；当uc2有效时，绝缘栅双极型晶体管驱动器U2输出的控制信号使绝缘栅双极型晶体管Ql导通，这时晶闸管Vl截止，桥式整流电路II BR2隔离了 un，电源输出U。为Ui2的若干个波数。
[0012]本实用新型的有益效果是:此装置采用市电对太阳能电源的波动动态互补，仅用逆变器中的电容器储能，省去了昂贵的大容量蓄电池。在光照正常时，完全由太阳能电源供电，光照不足时，由太阳能电源与市电动态互补供电，不仅降低了供电系统的造价，也减少了蓄电池维护的负担及更换蓄电池的成本，对于主要在白天用电的场合，如办公室、工作间等，无疑是一种很好的节电选择。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型结构示意图；
[0014]图2是本实用新型控制器原理框图；
[0015]图3是本实用新型电源切换电路的电路原理图。
[0016]图1-3中各标号:1-电源切换电路，2-取样电路，3-控制器，4-逆变器，5-太阳能电池板，6-市电切换电路，7-太阳能供电切换电路，8-晶闸管控制脉冲产生电路，9-周波数计数器，10-斜波发生器，11-周波数控制信号形成电路，12-电压比较器，13-太阳能电池板电量检测电路。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
[0018]实施例1:如图1-3所示，一种无蓄电池的太阳能供电装置，包括电源切换电路1、取样电路2、控制器3、逆变器4、太阳能电池板5 ;所述取样电路2的输入端与市电输入相连，取样电路2的输出端与控制器3连接，控制器3分别与电源切换电路1、逆变器4、太阳能电池板5连接，太阳能电池板5的输出端与逆变器4，逆变器4的输出端与电源切换电路I连接；
[0019]所述电源切换电路I包括市电切换电路6、太阳能供电切换电路7 ;市电切换电路6包括桥式整流电路I BR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器Ul ;太阳能供电切换电路7包括桥式整流电路II BR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2 ;所述晶闸管Vl的阳极与桥式整流电路I BRl的正极端相连，晶闸管Vl的控制极与晶闸管驱动器Ul的输出端相连，晶闸管Vl的阴极接地，桥式整流电路I BRl负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极与桥式整流电路II BR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Ql的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Ql的发射极接地，桥式整流电路II BR2负极端接地；
[0020]所述控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13 ;取样电路2的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10，电压比较器12与斜波发生器10、太阳能电池板电量检测电路13、周波数控制信号形成电路11连接，周波数控制信号形成电路11与晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、电压比较器12连接。
[0021]上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种无蓄电池的太阳能供电装置，其特征在于:包括电源切换电路(I)、取样电路(2)、控制器(3)、逆变器(4)、太阳能电池板(5);所述取样电路(2)的输入端与市电输入相连，取样电路(2)的输出端与控制器(3)连接，控制器(3)分别与电源切换电路(I)、逆变器(4)、太阳能电池板(5)连接，太阳能电池板(5)的输出端与逆变器(4)，逆变器(4)的输出端与电源切换电路(I)连接； 所述电源切换电路(I)包括市电切换电路(6)、太阳能供电切换电路(7);市电切换电路(6)包括桥式整流电路I BR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器Ul ;太阳能供电切换电路(7)包括桥式整流电路II BR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2 ;所述晶闸管Vl的阳极与桥式整流电路I BRl的正极端相连，晶闸管Vl的控制极与晶闸管驱动器Ul的输出端相连，晶闸管Vl的阴极接地，桥式整流电路I BRl负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极与桥式整流电路II BR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Ql的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Ql的发射极接地，桥式整流电路II BR2负极端接地； 所述控制器(3)包括晶闸管控制脉冲产生电路(8)、周波数计数器(9)、斜波发生器(10)、周波数控制信号形成电路(11)、电压比较器(12)、太阳能电池板电量检测电路(13)；取样电路(2)的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路(8)、周波数计数器(9)、斜波发生器(10)，电压比较器(12)与斜波发生器(10)、太阳能电池板电量检测电路(13)、周波数控制信号形成电路(11)连接，周波数控制信号形成电路(11)与晶闸管控制脉冲产生电路(8)、周波数计数器(9 )、电压比较器(12 )连接。
【文档编号】H02J9/06GK204131212SQ201420387957
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】陈盛云, 廖颖 申请人:昆明理工大学