一种光伏调度供电优化系统的制作方法

本实用新型属于光伏储能系统技术领域，尤其涉及一种光伏调度供电优化系统。

背景技术：

目前PV太阳能电池板容量一般为3Kw～10kW，家庭用量安装，在住户家里安装，通过逆变器将太阳能发出的直流电，变成交流电，从逆变器出来的发出的电供给负载使用。但由于不具备调度储能部分，太阳能发出的电不能被有效、合理利用。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提供一种将太阳能发出的电有效、合理利用的光伏调度供电优化系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括并网逆变器、AC/DC开关电源、锂电池充放电控制器、锂电池组、DC/AC逆变器、双电源自动转化开关、调度系统和光伏组件，其结构要点并网逆变器的电能输入端口分别与光伏组件的电能输出端口、锂电池组相连，锂电池组的正极端通过正向二极管与并网逆变器的电能正极输入端相连，锂电池组的负极端通过继电器K1常开开关与并网逆变器的电能负极输入端相连。

并网逆变器的电能输出端分别与电网、双电源自动转化开关的备用电能输入端、AC/DC开关电源的电能输入端相连，AC/DC开关电源的电能输入端N端通过继电器K1常开开关与并网逆变器的电能输出端N端相连，AC/DC开关电源的电能输入端L端与并网逆变器的电能输出端L端相连；调度系统的控制输出端口分别与继电器K1的控制输入端口和继电器K2的控制输入端口相连。

AC/DC开关电源的电能输出端通过锂电池充放电控制器与锂电池组相连，锂电池组与DC/AC逆变器的电能输入端相连，DC/AC逆变器的电能输出端与双电源自动转化开关的常用电能输入端相连，双电源自动转化开关的负载接线端与家庭入户总电闸相连。

所述调度系统包括STC89C52 MCU，MCU的40脚分别与第一电阻一端、第二电阻一端相连，第一电阻另一端与第一PC817芯片输入端正极相连，第一PC817芯片输入端负极与MCU的32脚相连，第一PC817芯片的输出端集电极与PNP三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极分别与所述继电器K1的控制输入端口一端、第一二极管阳极相连，第一二极管阴极分别与继电器K1的控制输入端口另一端、5V电源相连，三极管Q1的集电极和第一PC817芯片的输出端发射极接地。

第二电阻另一端与第二PC817芯片输入端正极相连，第二PC817芯片输入端负极与MCU的22脚相连，第二PC817芯片的输出端集电极与PNP三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极分别与所述继电器K2的控制输入端口一端、第二二极管阳极相连，第二二极管阴极分别与继电器K2的控制输入端口另一端、5V电源相连，三极管Q2的集电极和第二PC817芯片的输出端发射极接地。

所述MCU的14、15脚分别与ESP-07芯片U7的16、15脚对应相连，U7的10脚通过第三电阻接地，U7的9脚接地，U7的3脚通过第四电阻接3.3V电源，U7的8脚接3.3V电源。

作为一种优选方案，本实用新型所述并网逆变器采用HP10000-148型，AC/DC开关电源采用S-120-48型开关电源，DC/AC逆变器采用48-500型逆变器，双电源自动转化开关采用GCQ2-63型自动转化开关。

本实用新型有益效果。

本实用新型逆变器将太阳能发出的直流电，变成交流电，与电网连接，“即发即用，余电上网”，从逆变器出来的发出的电优先供给负载使用，多余的电给送到电网里。通过锂电池储能电量，调度储能，K1、K2 受到调度储能控制，如果用户所在地区实现阶梯电价的时候（峰谷平电价），晚上11点至凌晨5点，电费很便宜，谷电应该不超过3毛钱，K2关闭，给蓄电池充电，充满。到早上天亮之后，5点到8点，大家都开始用电了，电价贵了，太阳能不是很足的时候，通过K1闭合，把锂电池里的电通过并网逆变器送到电网里，这时候电价贵，可以多卖钱。

本实用新型为了保证蓄电池正常工作，电网和太阳能都给它充电。

在分布式光伏农户建设的基础上，建设分布式农户储能。每户装10kWh三元锂电池储能，相当于13块*200Ah/3.6V串联三元锂电成本4元/Ah，每户投入1万元，按照0.2元/kWh存入谷弃电10度电储能成本2元，电网峰值储能卖出去，0.83+0.42元=1.25元/度，每天收入：12.5元-2元=10元，一年储能收入4320元，储能投资回收期2.3年。

可通过手机APP控制本实用新型设备，设备在家中处于wifi互联网状态下操作，U7为wifi模块，STC89C52 MCU 通过光耦PC817驱动三极管Q1（Q2），来控制继电器的开合K1（K2）。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型电路原理框图。

图2是本实用新型调度系统电路原理图。

图3是本实用新型锂电池充放电控制器和锂电池组部分电路原理框图。

图4是本实用新型锂电池充放电控制器和锂电池组部分电路原理图。

图5、6、7、8、9是图4的各部分放大图。

图4中的A、B、C、D与图3中的A、B、C、D相对应。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括并网逆变器、AC/DC开关电源、锂电池充放电控制器、锂电池组、DC/AC逆变器、双电源自动转化开关、调度系统和光伏组件，并网逆变器的电能输入端口分别与光伏组件的电能输出端口、锂电池组相连，锂电池组的正极端通过正向二极管与并网逆变器的电能正极输入端相连，锂电池组的负极端通过继电器K1常开开关与并网逆变器的电能负极输入端相连。

并网逆变器的电能输出端分别与电网、双电源自动转化开关的备用电能输入端、AC/DC开关电源的电能输入端相连，AC/DC开关电源的电能输入端N端通过继电器K1常开开关与并网逆变器的电能输出端N端相连，AC/DC开关电源的电能输入端L端与并网逆变器的电能输出端L端相连；调度系统的控制输出端口分别与继电器K1的控制输入端口和继电器K2的控制输入端口相连。

AC/DC开关电源的电能输出端通过锂电池充放电控制器与锂电池组相连，锂电池组与DC/AC逆变器的电能输入端相连，DC/AC逆变器的电能输出端与双电源自动转化开关的常用电能输入端相连，双电源自动转化开关的负载接线端与家庭入户总电闸相连。

所述并网逆变器采用HP10000-148型，AC/DC开关电源采用S-120-48型开关电源，DC/AC逆变器采用48-500型逆变器，双电源自动转化开关采用GCQ2-63型自动转化开关。

所述调度系统包括STC89C52 MCU，MCU的40脚分别与第一电阻一端、第二电阻一端相连，第一电阻另一端与第一PC817芯片输入端正极相连，第一PC817芯片输入端负极与MCU的32脚相连，第一PC817芯片的输出端集电极与PNP三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极分别与所述继电器K1的控制输入端口一端、第一二极管阳极相连，第一二极管阴极分别与继电器K1的控制输入端口另一端、5V电源相连，三极管Q1的集电极和第一PC817芯片的输出端发射极接地。

第二电阻另一端与第二PC817芯片输入端正极相连，第二PC817芯片输入端负极与MCU的22脚相连，第二PC817芯片的输出端集电极与PNP三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极分别与所述继电器K2的控制输入端口一端、第二二极管阳极相连，第二二极管阴极分别与继电器K2的控制输入端口另一端、5V电源相连，三极管Q2的集电极和第二PC817芯片的输出端发射极接地。

所述MCU的14、15脚分别与ESP-07芯片U7的16、15脚对应相连，U7的10脚通过第三电阻接地，U7的9脚接地，U7的3脚通过第四电阻接3.3V电源，U7的8脚接3.3V电源。

所述锂电池充放电控制器包括充电信号控制部分、信号取反部分、充电第一路、充电第二路、第一开关部分和第二开关部分，所述锂电池组包括第一锂电池部分和第二锂电池部分，充电信号控制部分的控制信号输出端口分别与充电第一路的控制信号输入端口、信号取反部分的控制信号输入端口相连，信号取反部分的控制信号输出端口与充电第二路的控制信号输入端口相连。

充电第一路的控制信号输出端口与第一开关部分的控制信号输入端口相连，第一开关部分的电能输入端与AC/DC开关电源输出正极端相连，第一开关部分的电能输出端分别与第一锂电池部分负极端、二极管D25阴极相连，二极管D25阳极接地，第一锂电池部分阳极端分别与AC/DC开关电源输出负极端、锂电池组的正极端相连，锂电池组的负极端接地。

充电第二路的控制信号输出端口与第二开关部分的控制信号输入端口相连，第二开关部分的电能输入端与AC/DC开关电源输出正极端相连，第二开关部分的电能输出端分别与第二锂电池部分负极端、二极管D26阴极相连，二极管D26阳极接地，第二锂电池部分阳极端分别与AC/DC开关电源输出负极端、锂电池组的正极端相连。

所述充电信号控制部分包括STM32F103C8T6芯片U1，U1的10脚依次通过电阻R76、地址设置接插件P3接地，U1的13脚分别与电容C9一端、红外接收接插件P2的1脚相连，电容C9另一端分别与地线、红外接收接插件P2的2脚、电容C8一端相连，电容C8另一端分别与红外接收接插件P2的3脚、3.3V电源相连；U1的14脚通过正向二极管D7接3.3V电源，U1的15脚通过正向二极管D6接3.3V电源，U1的16脚通过正向二极管D5接3.3V电源，U1的17脚通过正向二极管D4接3.3V电源。

U1的5脚分别与电容C12一端、晶振G1一端相连，晶振G1另一端分别与U1的6脚、电容C13一端相连，电容C13另一端通过电阻R11分别与电容C12另一端、地线、MAX812芯片D14的1脚相连，D14的4脚接3.3V电源，D14的2脚通过电阻R15接U1的7脚，U1的24脚分别与电感L1一端、U1的36脚、U1的48脚、电感L2一端、电容C14一端、电容C15一端、电容C17一端相连，电感L1另一端接3.3V电源，电感L2另一端分别与电容C16一端、电容C18一端、U1的9脚相连，电容C14另一端、电容C15另一端、电容C17另一端、电容C16另一端、电容C18另一端接地。

U1的18脚分别与二极管D24阴极、电阻R75一端、电容C33一端、电阻R74一端相连， 二极管D24阳极、电阻R75另一端、电容C33另一端接地；电阻R74另一端分别与锂电池组的正极端、二极管D3阳极相连，二极管D3阴极分别与电容C4正极、电容C5一端、HT7550-5芯片D1-1的3脚、HT7550-5芯片D1的3脚相连，电容C4负极、电容C5另一端接地，D1-1的1脚分别与D1的1脚、稳压二极管D10阴极、电阻R1一端、电容C7正极相连，稳压二极管D10阳极、电容C7负极接地，电阻R1另一端分别与D1的2脚、D1-1的2脚、双向瞬变抑制二极管VP1一端、电容C6正极、电容C2一端、电源VCC、LM1117MPX-3.3芯片D2的3脚相连，双向瞬变抑制二极管VP1另一端、电容C6负极、电容C2另一端、D2的1脚接地，D2的2脚分别与3.3V电源、电容C1正极、C3一端相连，电容C1负极、C3另一端接地。

所述信号取反部分包括NPN三极管VT17，三极管VT17的基极通过电阻R17与U1的45脚相连，三极管VT17发射极接地，三极管VT17集电极通过电阻R21接电源VCC。

所述第一开关部分包括N沟道增强型场效应管Q2、Q3、Q5、Q6，场效应管Q2的源极与漏极之间、场效应管Q3的源极与漏极之间、场效应管Q5的源极与漏极之间、场效应管Q6的源极与漏极之间均连接有正向齐纳二极管。

充电第一路包括电阻R35，电阻R35一端与U1的45脚相连，电阻R35另一端与NPN三极管VT5基极相连，三极管VT5发射极接地，三极管VT5集电极通过电阻R22分别与电阻R18一端、PNP三极管VT2基极相连，三极管VT2发射极分别与电阻R18另一端、电源VCC、电阻R19一端、NPN三极管VT1集电极相连，三极管VT1基极分别与电阻R19另一端、NPN三极管VT3集电极、PNP三极管VT4基极相连，三极管VT3基极通过电阻R34与U1的30脚相连，三极管VT3发射极分别与地线、三极管VT4集电极、电阻R36一端相连，三极管VT4发射极分别与三极管VT1发射极、电阻R36另一端、电阻R50一端、电阻R51一端相连，电阻R50另一端与场效应管Q3的栅极相连，电阻R51另一端与场效应管Q6的栅极相连，场效应管Q6的源极分别与场效应管Q3的源极、电阻R55一端相连，电阻R55另一端分别与二极管D20阳极、电阻R52一端、电容C28一端、第一锂电池部分负极端相连；二极管D20阴极分别与电阻R52一端、C28一端、电阻R44一端、电阻R8一端相连，电阻R44另一端分别与电阻R42一端、二极管D21阳极相连，电阻R42另一端与第一锂电池部分正极端相连。

电阻R8另一端分别与电容C10一端、电阻R12一端相连，电容C10另一端接地，电阻R12另一端分别与电阻R10一端、LM258AD芯片U2A的3脚相连，电阻R10另一端分别与电阻R2一端、电阻R3一端相连，电阻R3另一端接地，电阻R2另一端接电源VCC；U2A的2脚分别与电阻R9一端、电阻R13一端、电容C20一端相连，电阻R9另一端接地；电容C20另一端分别与电阻R13另一端、U2A的1脚、电阻R14一端相连，U2A的8脚分别与电源VCC、电容C25一端相连，电容C25另一端接地；电阻R14另一端分别与电阻R16一端、电容C23一端、U1的14脚相连，电阻R16另一端、电容C23另一端接地。

场效应管Q6的漏极分别与场效应管Q3的漏极、场效应管Q2的漏极、场效应管Q5的漏极相连，场效应管Q5的栅极通过电阻R48分别与电阻R47一端、电阻R49一端、NPN三极管VT7发射极、PNP三极管VT11发射极相连，电阻R47另一端与场效应管Q2的栅极相连，电阻R49另一端分别与场效应管Q2的源极、场效应管Q5的源极、三极管VT11集电极、二极管D21阴极、NPN三极管VT9发射极、电阻R54一端、二极管D17阳极、电容C26负极、双向瞬变抑制二极管VP2一端、AC/DC开关电源输出正极端相连，三极管VT11基极分别与三极管VT7基极、电阻R41一端、三极管VT9集电极相连，电阻R41另一端分别与三极管VT7集电极、二极管D17阴极、电容C26正极、电阻R37一端、电阻R43一端相连，电阻R43另一端分别与电阻R37另一端、二极管D16阴极相连，二极管D16阳极与双向瞬变抑制二极管VP2另一端、第一锂电池部分正极端相连；三极管VT9基极分别与电阻R54另一端、电阻R23一端相连，电阻R23另一端通过反向二极管D13与三极管VT2集电极相连。

所述第二开关部分包括N沟道增强型场效应管Q10、Q12、Q9、Q11，场效应管Q10的源极与漏极之间、场效应管Q12的源极与漏极之间、场效应管Q9的源极与漏极之间、场效应管Q11的源极与漏极之间均连接有正向齐纳二极管。

充电第二路包括电阻R25，电阻R25一端与三极管VT17集电极相连，电阻R25另一端与NPN三极管VT18基极相连，三极管VT18发射极接地，三极管VT18集电极通过电阻R30分别与电阻R27一端、PNP三极管VT19基极相连，三极管VT19发射极分别与电阻R27另一端、电源VCC、电阻R63一端、NPN三极管VT24集电极相连，三极管VT24基极分别与电阻R63另一端、NPN三极管VT21集电极、PNP三极管VT25基极相连，三极管VT21基极通过电阻61与U1的30脚相连，三极管VT21发射极分别与地线、三极管VT25集电极、电阻R68一端相连，三极管VT25发射极分别与三极管VT24发射极、电阻R68另一端、电阻R69一端、电阻R70一端相连，电阻R69另一端与场效应管Q12的栅极相连，电阻R70另一端与场效应管Q11的栅极相连，场效应管Q11的源极分别与场效应管Q12的源极、电阻R71一端相连，电阻R71另一端与第二锂电池部分负极端相连。

场效应管Q11的漏极分别与场效应管Q12的漏极、场效应管Q10的漏极、场效应管Q9的漏极相连，场效应管Q10的栅极通过电阻R66分别与电阻R65一端、电阻R67一端、NPN三极管VT23发射极、PNP三极管VT22发射极相连，电阻R67另一端与场效应管Q9的栅极相连，电阻R65另一端分别与场效应管Q10的源极、场效应管Q9的源极、三极管VT22集电极、NPN三极管VT20发射极、电阻R59一端、二极管D28阳极、电容C27负极、双向瞬变抑制二极管VP3一端、AC/DC开关电源输出正极端相连，三极管VT23基极分别与三极管VT22基极、电阻R62一端、三极管VT20集电极相连，电阻R62另一端分别与三极管VT23集电极、二极管D28阴极、电容C27正极、电阻R31一端、电阻R33一端相连，电阻R33另一端分别与电阻R31另一端、二极管D27阴极相连，二极管D27阳极与双向瞬变抑制二极管VP3另一端、第一锂电池部分正极端相连；三极管VT20基极分别与电阻R59另一端、电阻R45一端相连，电阻R45另一端通过反向二极管D15与三极管VT19集电极相连。

如图4、5、7所示，PWM2信号，两组（充电第一路、充电第二路）是共同的，它控制的MOS管电路（Q3/Q6，Q11/Q12）相当于充电的总闸，只要它关闭的话，无论PWM1什么样，都不能充电。

Q2/Q5与Q9/Q10的工作状态相反，因为是受相位相反的两个信号控制。

PWM1就是主控制信号，但因为是把蓄电池分成两组，在一个PWM信号下分别充电，所以，有一路的控制信号需要“三极管取反”。

太阳能电池板发出的电经过并网逆变器发送到国家电网，因为夜晚的用电量少，国家电网有很多弃电，大多来自火电厂、风能、核电站等等。所以在夜晚十一点之后，可通过手机app发送指令给本实用新型调度系统（系统本身与家庭的wifi相连接），让其关闭K2，使这些本应浪费掉的电能通过AC/DC直流稳压开关电源和锂电池充放电控制器储存到锂电池组中。

当白天用电量高的时间段，比如9点—16点，则通过手机app给调度系统发指令，闭合开关K1，让锂电池组也通过并网逆变器向国家电网供电，由于之前使用弃电的价格和发电的价格有差距，所以，用户可以从中获益。举例来说，并网逆变器容量为8000W，如果锂电池能发出4个小时的电，那么就是32度电。安装此系统的家庭越多，收益就越明显，因为可以统一控制弃电的充放。

如果在白天用电高峰时，家庭也用电，那么双电源自动转换开关则保持正常状态，即使用锂电池组通过普通逆变器发出来的电能，在夜晚弃电较多时，自动转换开关会跳转，从常用零线火线跳转到备用零线火线，实现无缝电力切换，供给家庭用电。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。