混合式太阳能发电系统的制作方法

本发明涉及一种混合式太阳能发电系统，特别是一种利用复数开关达成市电并网路径(Grid-tied path)及独立供电路径(Standalone path)的太阳能发电系统，该太阳能发电系统具有至少一太阳能板及至少一充电电池，该充电电池藉由至少一开关切换连接至该市电并网路径或该独立供电路径。

背景技术：
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现有技术如中华民国公告第591847号专利案(其国外专利案为公告号CN 1521915的中国专利案以及专利号US6914418的美国专利案)，所公开的技术是：一种具多功能模式的再生能源变流装置，其包含有一监控单元(10)、一升压单元(20)、一变流单元(30)及一外加的双向充电单元(40)，其中升压单元(20)连接至再生能源装置的直流电压输出端，将直流电压转换为直流高压后输入至变流单元(30)及双向充电单元(40)，由于监控单元(10)连接负载、变流单元(30)及双向充电单元(40)，故可选择不同功能模式，令变流单元(30)满足独立负载或电网连结负载等不同负载应用。

惟现有技术在对蓄电池(50)充电时，太阳能板产生的电能必须经过升压单元(20)及双向充电单元(40)才能对蓄电池(50)充电，所以能源转换的损失较多。再者，当太阳能板未发电时，蓄电池(50)的电能必须经过双向充电单元(40)才能供电至监控单元(10)，所以蓄电池(50)的电量消耗较快且能源转换的损失较多。此外，当负载应用是独立负载时，蓄电池(50)的电能必须经过双向充电单元(40)及变流单元(30)才能供电至独立负载，所以蓄电池(50)的电量消耗较快且能源转换的损失较多。基于上述问题，现有技术仍有改良的需求，才能提高太阳能板发电及蓄电池(50)电量的利用率。

技术实现要素：
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对于以上现有技术的缺陷及改进的需求，本发明目的在于，提供一种混合式太阳能发电系统包括至少一太阳能板、至少一第一开关、整流 控制单元、至少一充电电池、直流对交流逆变器、至少一第二开关、直流对直流充电单元及系统控制单元；其中该系统控制单元可控制该第一开关与该第二开关形成一市电并网路径及一第一独立供电路径，该太阳能板经由该市电并网路径可供电至一市电电网，且该太阳能板经由该第一独立供电路径可供电至一交流负载。

对于以上现有技术的缺陷及改进的需求，本发明另一目的在于，提供一种混合式太阳能发电系统包括至少一太阳能板、至少一第一开关、整流控制单元、至少一充电电池、直流对交流逆变器、至少一第二开关、直流对直流充电单元、系统控制单元、辅助电源单元及至少一第三开关；其中该辅助电源单元可转换电能并供电至该系统控制单元，该第三开关可切换该充电电池与该辅助电源单元的连接，该系统控制单元可控制该第一开关与该第二开关形成一市电并网路径、一第一独立供电路径及一第二独立供电路径。

本发明所具有的有益效果(一)在于，当太阳能板发电时，太阳能板可藉由直流对直流充电单元直接对充电电池充电，因此，该充电电池在充电时，能源转换的损失较少。当太阳能板发电时，太阳能板可藉由直流对直流充电单元直接对充电电池充电，因此，该充电电池在充电时，能源转换的损失较少。

本发明所具有的有益效果(二)在于，本发明系统在故障时仍持续发电，因此，本发明系统可以依照人力排班进行维修，且本发明系统的案场可以分布在较广的区域。

本发明所具有的有益效果(三)在于，整流控制单元的能源转换损失小于直流对直流充电单元的能源转换损失，当负载应用是一交流负载时，充电电池经过整流控制单元及直流对交流逆变器即可供电至该交流负载，供电电流不会经过直流对直流充电单元，因此，该充电电池在供电给该交流负载时，电量消耗较慢且能源转换的损失较少。

本发明的特征、技术手段、具体功能、以及具体的实施例，继以图式、图号详细说明如后。

附图说明：

图1是本发明较佳实施例的功能方块图。

图2是本发明较佳实施例的市电并网路径图。

图3是本发明较佳实施例的第一独立供电路径图。

图4是本发明较佳实施例的第二独立供电路径图。

图5是本发明第二实施例的功能方块图。

图6是本发明第二实施例的市电并网路径图。

图7是本发明第二实施例的第一独立供电路径图。

图8是本发明第二实施例的第二独立供电路径图。

具体实施方式：

请参阅图1至图3所示，在较佳实施例中，本发明系统包括至少一太阳能板10、至少一第一开关20、整流控制单元30、至少一充电电池40、直流对交流逆变器50、至少一第二开关60、直流对直流充电单元70及系统控制单元80；第一开关20电性连接于太阳能板10，整流控制单元30电性连接于第一开关20，充电电池40电性连接于第一开关20，直流对交流逆变器50电性连接于整流控制单元30，第二开关60电性连接于直流对交流逆变器50，直流对直流充电单元70并联于太阳能板10，直流对直流充电单元70可对充电电池40充电，系统控制单元80可控制第一开关20、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第二开关60及直流对直流充电单元70；其中系统控制单元80可控制第一开关20与第二开关60形成一市电并网路径PU及一第一独立供电路径P1，太阳能板10经由市电并网路径PU可供电至一市电电网(Utility Grid)UG，且太阳能板10经由第一独立供电路径P1可供电至一交流负载AL。

列举说明第一开关20与第二开关60的实施方式如后：第一开关20具有第一接点21、第二接点22及第三接点23，第一接点21电性连接于太阳能板10，第二接点22电性连接于整流控制单元30，第三接点23电性连接于充电电池40；第二开关60具有第四接点64、第五接点65及第六接点66，第四接点64电性连接于直流对交流逆变器50，第五接点65可连接至市电电网UG，第六接点66可连接至交流负载AL。

列举说明市电并网路径PU及第一独立供电路径P1的实施方式如后：市电并网路径PU是从太阳能板10开始，经由第一接点21、第一接点21导通第二接点22、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第四接点64、以及第四接点64导通第五接点65；第一独立供电路径P1是从太阳能板10开始，经由直流对直流充电单元70、充电电池40、第三接点23、第三接点23导通第二接点22、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第四接点64、以及第四接点64导通第六接点66。

请参阅图4所示，在较佳实施例中，系统控制单元80进一步可控制第一开关20与第二开关60形成一第二独立供电路径P2，充电电池40经由第二独立供电路径P2可供电至交流负载AL；其中第二独立供电路径P2是从充电电池40开始，经由第三接点23、第三接点23导通第二接点22、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第四接点64、以及第四接点64导通第六接点66。

请参阅图1至图4所示，在较佳实施例中，系统控制单元80可选自一数字讯号处理器(Digital Signal Processor；DSP)或一微处理器(Microcontroller Unit；MCU)，整流控制单元30具有一MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制器31及一整流电路32；其中MPPT控制器31电性连接于第二接点22，整流电路32电性连接于直流对交流逆变器50；整流控制单元30与直流对交流逆变器50中间具有一母线电压(Vbus)端35，母线电压(Vbus)端电性连接一电容36。

列举说明系统控制单元80的供电方式如后：太阳能板10与充电电池40并联一辅助电源单元(Aux.Power)81，充电电池40与辅助电源单元81中间具有至少一单向二极管84，使充电电池40与辅助电源单元81可单向导通；当太阳能板10发电时，辅助电源单元81可转换太阳能板10产生的部份电能，并供电至系统控制单元80；当太阳能板10未发电时，辅助电源单元81可转换充电电池40的部份电能，并供电至系统控制单元80。

列举说明辅助电源单元81的另一实施方式如后：辅助电源单元81进一步可电性连接至少一USB(Universal Serial Bus)连接端口83，系统控制单元80与USB连接端口83中间具有一通讯单元85，藉此USB连接端口83可提供一外接装置(图未出示)充电。

请参阅图5至图8所示，在第二实施例中，本发明系统包括至少一太阳能板10、至少一第一开关20、整流控制单元30、至少一充电电池40、直流对交流逆变器50、至少一第二开关60、直流对直流充电单元70、系统控制单元80、辅助电源单元81及至少一第三开关88；第一开关20电性连接于太阳能板10，整流控制单元30电性连接于第一开关20，充电电池40电性连接于第一开关20，直流对交流逆变器50电性连接于整流控制单元30，第二开关60电性连接于直流对交流逆变器50，直流对直流充电单元70并联于太阳能板10，直流对直流充电单元70可对充电电池40充电，系统控制单元70可控制第一开关20、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第二开关60及直流对直流充电单元70；辅助电源单元81并联于太阳能板10与充电电池40；第三开关88设置于充电电池40与辅助电源单元81中间；其中 辅助电源单元81可转换电能并供电至系统控制单元80，第三开关88可切换充电电池40与辅助电源单元81的连接，系统控制单元80可控制第一开关20与第二开关60形成一市电并网路径PU、一第一独立供电路径P1及一第二独立供电路径P2。

列举说明第一开关20与第二开关60的实施方式如后：第一开关20具有第一接点21、第二接点22及第三接点23，第一接点21电性连接于太阳能板10，第二接点22电性连接于整流控制单元30，第三接点23电性连接于充电电池40；第二开关60具有第四接点64、第五接点65及第六接点66，第四接点64电性连接于直流对交流逆变器50，第五接点65可连接至一市电电网UG，第六接点66可连接至一交流负载AL。

列举说明市电并网路径PU、第一独立供电路径P1及第二独立供电路径P2的实施方式如后：市电并网路径PU是从太阳能板10开始，经由第一接点21、第一接点21导通第二接点22、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第四接点64、以及第四接点64导通第五接点65；第一独立供电路径P1是从太阳能板10开始，经由直流对直流充电单元70、充电电池40、第三接点23、第三接点23导通第二接点22、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第四接点64、以及第四接点64导通第六接点66；第二独立供电路径P2是从充电电池40开始，经由第三接点23、第三接点23导通第二接点22、整流控制单元30、直流对交流逆变器50、第四接点64、以及第四接点64导通第六接点66。

列举说明本发明系统利用市电并网路径PU供电至市电电网UG的实施方式如后：系统控制单元80可侦测太阳能板10的发电电压，当太阳能板10的发电电压高于一设定值，系统控制单元80将发送一第一讯号给第一开关20，使第一接点21导通第二接点22；且当一母线电压(Vbus)值高于一市电电压值，系统控制单元80将发送一第二讯号给第二开关60，使第四接点64导通第五接点65，此时，本发明系统可利用市电并网路径PU供电至市电电网UG。

列举说明本发明系统利用市电并网路径PU供电至充电电池40的实施方式如后：系统控制单元80可侦测充电电池40是否存在及太阳能板10的发电状态，若充电电池40存在且太阳能板10的发电状态足以提供充电电池40充电，则系统控制单元80启动直流对直流充电单元70对充电电池40充电。

列举说明本发明系统利用第一独立供电路径P1供电至交流负载AL的实施方式如后：系统控制单元80可侦测太阳能板10的发电电压 及系统输出是否存在市电电压，当太阳能板10的发电电压高于一设定值且系统输出无市电电压存在，系统控制单元80将发送一第三讯号给第一开关20，使第三接点23导通第二接点22；系统控制单元80可侦测充电电池40是否存在，若充电电池40存在，则系统控制单元80启动直流对直流充电单元70对充电电池40充电，且系统控制单元80将发送一第四讯号给第二开关60，使第四接点64导通第六接点66，此时，本发明系统可利用第一独立供电路径P1供电至交流负载AL。

列举说明第三开关88的实施方式如后：第三开关88可以是一手动开关，第三开关88可选自翘板开关、按压开关、摇头开关、指拨开关或触控开关；当使用者操作第三开关88至开启状态，辅助电源单元81可转换充电电池40的部份电能，并供电至系统控制单元80；当使用者操作第三开关88至关闭状态，辅助电源单元81可转换太阳能板10产生的部份电能，并供电至系统控制单元80。

列举说明本发明系统利用第二独立供电路径P2供电至交流负载AL的实施方式如后：系统控制单元80可侦测太阳能板10的发电电压，当太阳能板10未发电，系统控制单元80控制直流对直流充电单元70停止对充电电池40充电，系统控制单元80将发送一第三讯号给第一开关20，使第三接点23导通第二接点22，且系统控制单元80将发送一第四讯号给第二开关60，使第四接点64导通第六接点66，此时，本发明系统可利用第二独立供电路径P2供电至交流负载AL。

列举说明辅助电源单元81的另一实施方式如后：辅助电源单元81进一步可电性连接至少一USB连接端口83，系统控制单元80与USB连接端口83中间具有一通讯单元85，藉此USB连接端口83可提供一外接装置(图未出示)充电。