光伏并网和离网取电自动切换装置的制作方法

本实用新型涉及光伏储能混合系统控制装置的结构改进技术，尤其是光伏并网和离网取电自动切换装置。

背景技术：

目前，离网光伏电站是把太阳能发电储存到蓄电池和市电连接在一起，然后通过逆变器转换成家用的220V电压。并网光伏发电站没有电能储存装置，直接通过逆变器转换成国家电网需要的电压要求，并优先供家庭使用，家庭用不完的电可以售卖给市电网。

光伏发电站并网，就是必须连接到公共电网，就是太阳能发电、家庭电网、公共电网联系在一起，这是必须依赖现有电网才能运行的发电系统。主要由太阳能电池板和逆变器组成，太阳能电池板发出直接经逆变器转换成220V 交流电并给家用电器供电，当太阳能的发电量超过家用电器使用的电量时，多余的电就输送到了公共电网；而当太阳能的发电量不能满足家用电器使用时，就自动从电网中补充。而这整个过程都是智能控制的，不需要人工操作。离网逆变器相当于自己建立起一个独立的小电网，主要是控制自己的电压，就是一个电压源。并网逆变器不需要储能，但能量不可调控，光伏发多少就往网上送多少，根本就不管电网是否需要。由于这种光伏发电系统不需要使用蓄电池，也就大大节省了成本。但是，并网逆变器将能量直接送到电网上，所以要跟踪电网的频率、相位，相当于一个电流源。特别是国家已经发布的并网新政策已经明确表示，家庭光伏电站可以免费入网，多余的电还可以卖给电力公司。从投资的长远角度，按家庭光伏电站25年的使用寿命计算，6-10年左右可以回收成本。选择并网太阳能发电系统是目前主流的方式。但是，并网也有其缺点，就是当公共电网断电时，光伏发电也不能运行。

随着新能源光伏在电网中的安装占比不断上升，同时对供电可靠性要求的不断提高，当电网故障时，出现了对于并网逆变器能够与电网断开并独立运行，为本地关键负载供电的需求，故而并网逆变器具有了并网和离网两种工作模式。两种工作模式互相之间进行切换时，切换装置的自身供电是需要实时保证的。

现有技术中的取电方式有三种，即包括：同时从市电和逆变输出侧取电、仅从市电端取电和仅从逆变输出侧取电。其中，第一种取电方式会影响两侧的电气隔离状态，所以不可取。第二种在市电故障时，会导致并离网切换装置的失电，从而影响其正常工作。第三种在逆变器故障或保护停止工作时，会导致并离网切换装置的失电，从而影响其正常工作。所以希望有一种取电电路能够既满足取电的稳定性又符合取电的单一性，在市电与逆变侧之间自动切换取电方式，保证并离网切换装置的供电正常。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供光伏并网和离网取电自动切换装置，提升并离网工作效能，解决以上技术问题。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、逆变器L线、逆变器N线、电网L线和电网N线；控制器上连接有供电电源和控制电路模块，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关上均有供电模块；第一开关连接在逆变器L线和电网L线之间；第二开关连接在逆变器N线和电网N线之间；第三开关为双刀四掷开关；控制器连接到第三开关，第三开关上的供电模块依次连接第四开关和电网N线以及第三开关的A端子；第四开关的供电模块连接在第三开关的D端子、逆变器L线与逆变器N线之间；同时，第三开关上的供电模块进一步连接电网L线和第三开关上的C端子；第三开关上的B端子连接逆变器N线。

尤其是，控制器上安装PQ调节模块。

尤其是，控制器通过控制电路模块第一开关、第二开关的控制脚，第一开关、第二开关电网的电网电压信号通过采样电路连接入控制器。

尤其是，第一开关、第二开关和第四开关为单刀双掷开关。

本实用新型的优点和效果：在市电与逆变侧之间自动切换取电，既满足取电的稳定性又符合取电的单一性，保证并离网切换装置的供电正常，提高取电过程中的容错率，节省电费开支且电力供应方便，可靠地解决了并离网切换装置的取电稳定性问题。

附图说明

图1为本实用新型中光伏并离网混合逆变发电系统连接结构示意图。

图2为本实用新型实施例1结构示意图。

附图标记包括：

控制器1、第一开关2、第二开关、3第三开关4、第四开关5、逆变器L线6、逆变器N线7、电网L线8、电网N线9。

具体实施方式

本实用新型原理在于，取电电路存在的一些问题，可以通过相应的解决方案得以克服。其中，混合逆变器概念的引入作为重要标志，虽然，目前既储能双并网的逆变器也有公开，具有接收调节控制的能力，另外，离网一般需要储能，并不必然往网上送能量，电网无权干涉。但是如果把其中的并网逆变器换成智能微网逆变器，即并网与离网混合逆变器，电站就可以正常运转。两种工作模式互相之间进行切换时，切换装置的自身供电是需要实时保证的。如附图1 所示，将白天光伏面板发出的电力，通过DC/AC光储混合逆变器在电网或电池中储存起来供三相负载待用，需要配置切换装置控制器和电池等，白天切换装置控制器将光伏所发的电力储存在蓄电池中，晚上控制器将蓄电池所储电力释放出来供照明使用。

本实用新型包括：控制器1、第一开关2、第二开关3、第三开关4、第四开关5、逆变器L线6、逆变器N线7、电网L线8和电网N线9。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图2所示，控制器1上连接有供电电源和控制电路模块，第一开关2、第二开关3、第三开关4、第四开关5上均有供电模块；第一开关2连接在逆变器L线6和电网L线8之间；第二开关3连接在逆变器N 线7和电网N线9之间；第三开关4为双刀四掷开关；控制器1连接到第三开关 4，第三开关4上的供电模块依次连接第四开关5和电网N线9以及第三开关4 的A端子；第四开关5的供电模块连接在第三开关4的D端子、逆变器L线6 与逆变器N线7之间；同时，第三开关4上的供电模块进一步连接电网L线8 和第三开关4上的C端子；第三开关4上的B端子连接逆变器N线7。

前述中，控制器1上安装PQ调节模块。PQ调节或称PQ控制，即恒功率控制使分布式电源输出的有功功率和无功功率等于其参考功率。

前述中，控制器1通过控制电路模块第一开关2、第二开关3的控制脚，第一开关2、第二开关3电网的电网电压信号通过采样电路连接入控制器 1。

前述中，第一开关2、第二开关3和第四开关5为单刀双掷开关。

实用新型实施例中，切换装置包括第一开关2、第二开关3、第三开关4、第四开关5和控制器1。

本实用新型实施例中，初始状态下：第一开关2、第二开关3分别连接电网L线8和逆变器L线6、电网N线9和逆变器N线7，并且初始状态为断开，只有控制器1发出控制信号后才会合入。初始状态为将电网L线8、电网N 线9连入供电电源中，其控制信号由电网L线8和连接到电网N线9的第四开关 5的状态所共同决定。第四开关5为连接第三开关4的控制脚与电网N线9，其初始状态为合入，其控制信号为逆变器L线6和逆变器N线7。

本实用新型实施例中，取电的的控制方法包括下述步骤：

市电正常时:

步骤1：第四开关5保持合入状态，将第三开关4控制脚与电网N9 线连接到一起；

步骤2：第三开关4控制脚两端为电网L线8和电网N线9，所以第三开关4动作，将控制器1的电源输入连接到电网L线8和电网N线9上；

步骤3：控制器1判断电网正常，下发控制信号合入第一开关2、第二开关3；逆变器进入并网运行模式；

步骤4：第一开关2、第二开关3合入，电网L线8与逆变器L线9 相连，电网N线9与逆变器N线7相连；

步骤5：第二开关3控制信号有效，开关动作，将第三开关4控制脚与电网N线9断开；

步骤6：第三开关4控制信号失效，开关动作，将控制器1的电源输入连接到逆变器L线6和逆变器N线7上；

以上步骤完成后，控制器1的电源输入由电网端转移到逆变器端，逆变器进入并网运行模式。

市电异常时：

步骤7：控制器1上的控制电路模块的CPU检测信号并发送控制指令，第一开关、2第二开关3断开，电网L线8与逆变器L线6不相连，电网N线9 与逆变器N线7不相连,逆变器转入离网运行模式，此时控制器1的电源输入为逆变器端，顾其供电保持稳定；

电网恢复正常时：

步骤8：第四开关5控制信号仍然有效，将第三开关4控制脚与电网 N线9处于断开状态；

步骤9：控制器1判断电网正常，下发信号逆变器停止离网运行模式；

步骤10：第四开关5控制信号无效，将第三开关4控制脚与电网N 线9合入；

步骤11：第三开关4控制脚两端信号有效，第三开关4动作，将控制器1的电源输入连接到电网L线8和电网N线9上，控制器1的电源输入转移到电网端，运行稳定；

步骤12：重复步骤3及以后。