CN203377609U - 一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光伏储能领域，具体涉及不间断电源领域，尤其涉及一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，包括太阳能电池板，将太阳能电池板输出的电能进行DC/AC转换的并网逆变器，采集光伏系统功率的光伏系统采样单元，用于储能或释能的储能装置，用于根据光伏系统功率大小自动选择控制并网逆变器、储能装置和市电电网给负载供电的控制器。在光伏系统和市电电网并网的情况下，控制器根据光伏系统采样单元实时采集的光伏系统功率相对负载功率的大小对比结果和储能装置储蓄能量的多少，自动选择优先利用光伏系统的发电量为负载供电，最大化利用太阳能、减少对市电电网电能的需求，节能环保并创造更大的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏储能领域，具体涉及不间断电源领域，尤其涉及一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统。
背景技术
随着世界能源的日益紧缺，开发新能源和可再生能源逐渐受到世界各国的重视。太阳能光伏发电安全、节能、无污染，获得了人们越来越多的关注，现已是世界新能源领域开发利用的重要方向。太阳能的应用已经渗透到人们生活的方方面面，一般情况下，供电系统把光伏系统和市电电网并网，双网一起为负载供电，这样的做法虽然可以节省市电电网的电能消耗，但由于没有在光伏系统和市电电网之间优先选择利用太阳能的自动配置系统，光伏系统发电量的利用率还是不够高，对市电电网的电量还存在很大的浪费现象。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，在光伏系统和市电电网并网的情况下，自动优先选择光伏系统的发电量为负载供电，最大化利用太阳能，节能环保并创造最大化的经济效益。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，包括：用于将太阳能转换为电能的太阳能电池板，用于将太阳能电池板输出的电能进行DC/AC转换的并网逆变器，用于采集并网逆变器输出的光伏系统功率的光伏系统采样单元，用于储能或释能的储能装置，用于当光伏系统功率大于等于负载功率时控制并网逆变器给储能装置提供电能和给市电电网提供电能和给负载供电、当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量大于等于预设阈值时控制并网逆变器与储能装置同时给负载供电、当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量小于预设阈值时控制并网逆变器和市电电网同时给负载供电的控制器；太阳能电池板的输出端和并网逆变器的输入端连接，并网逆变器的输出端与市电电网、光伏系统采样单元的信号采集端、储能装置的电能输入端连接，光伏系统采样单元的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的控制输出端与储能装置的控制端连接，储能装置的电能输出端与负载连接。
其中，所述储能装置包括整流器、补偿控制器、继电器、电池组、可控硅、全桥逆变器、滤波器和隔离变压器；所述整流器的输入端连接所述控制器的控制输出端，整流器的输出端连接补偿控制器的输入端，补偿控制器的输出端连接全桥逆变器的输入端、并分别通过继电器和可控硅连接电池组，全桥逆变器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端连接负载。
其中，所述并网逆变器的输出端连接一个输出电表，市电电网的输出端连接一个输入电表。
其中，所述光伏系统采样单元包括用于采集光伏系统功率数据的数据采集电路和传输功率数据的数据传输电路，数据采集电路的输出端和数据传输电路的输入端连接，数据传输电路的输出端和控制器的信号输入端连接。
其中，所述控制器是DSP控制芯片。
其中，所述DSP控制芯片为高速DSP控制芯片。
其中，所述补偿控制器为用于控制输出功率的DC/DC升压电路，其和DSP控制芯片电性连接。
其中，所述的DC/DC升压电路为单BOOST电路。
其中，所述的隔离变压器为输出隔离升压变压器。
本实用新型的有益效果在于：一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，包括太阳能电池板，将太阳能电池板输出的电能进行DC/AC转换的并网逆变器，采集光伏系统功率的光伏系统采样单元，用于储能或释能的储能装置，用于根据光伏系统功率大小自动选择控制并网逆变器、储能装置和市电电网给负载供电的控制器。在光伏系统和市电电网并网的情况下，控制器根据光伏系统采样单元实时采集的光伏系统功率相对负载功率的大小对比结果和储能装置储蓄能量的多少，自动选择优先利用光伏系统的发电量为负载供电，最大化利用太阳能、减少对市电电网电能的需求，节能环保并创造更大的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式1提供的一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统的结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方式1提供的一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统的第一工作模式电能流向示意图；
图3是本实用新型具体实施方式1提供的一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统的第二工作模式电能流向示意图；
图4是本实用新型具体实施方式1提供的一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统的第三工作模式电能流向示意图；
图5是本实用新型具体实施方式1提供的一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统的第四工作模式电能流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
如图1所示，为本实用新型具体实施方式1提供的一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统的结构示意图。
一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源（UPS，Uninterruptible PowerSystem）系统，包括：用于将太阳能转换为电能的太阳能电池板，用于将太阳能电池板输出的电能进行DC/AC转换的并网逆变器，用于采集并网逆变器输出的光伏系统功率的光伏系统采样单元，用于储能或释能的储能装置，用于当光伏系统功率大于等于负载功率时控制并网逆变器给储能装置提供电能和给市电电网提供电能和给负载供电、当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量大于等于预设阈值时控制并网逆变器与储能装置同时给负载供电、当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量小于预设阈值时控制并网逆变器和市电电网同时给负载供电的控制器；太阳能电池板的输出端和并网逆变器的输入端连接，并网逆变器的输出端与市电电网、光伏系统采样单元的信号采集端、储能装置的电能输入端连接，光伏系统采样单元的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的控制输出端与储能装置的控制端连接，储能装置的电能输出端与负载连接。
一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，在光伏系统和市电电网并网的情况下，控制器根据光伏系统采样单元实时采集的光伏系统功率相对负载功率的大小对比结果和储能装置储蓄能量的多少，自动选择优先利用光伏系统的发电量为负载供电，最大化利用太阳能、减少对市电电网电能的需求，节能环保并创造更大的经济效益。
其中，所述储能装置包括整流器、补偿控制器、继电器、电池组、可控硅、全桥逆变器、滤波器和隔离变压器；所述整流器的输入端连接所述控制器的控制输出端，整流器的输出端连接补偿控制器的输入端，补偿控制器的输出端连接全桥逆变器的输入端、并分别通过继电器和可控硅连接电池组，全桥逆变器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端连接负载。
所述电池组直接接入直流母线。
其中，所述并网逆变器的输出端连接一个输出电表，市电电网的输出端连接一个输入电表。
光伏系统包括太阳能电池板和并网逆变器。所述并网逆变器的输出端连接的一个输出电表测量光伏系统输出的电能。
市电电网的输出端连接一个输入电表，当光伏系统给市电电网提供电能时，市电电网的输出端为电能的输入端，当市电电网给负载供电时，市电电网的输出端为电能的输出端。
其中，所述光伏系统采样单元包括用于采集光伏系统功率数据的数据采集电路和传输功率数据的数据传输电路，数据采集电路的输出端和数据传输电路的输入端连接，数据传输电路的输出端和控制器的信号输入端连接。光伏系统采样单元为控制器提供实时采集的经过DC/AC转换的太阳能电池板输出的功率数据。
其中，所述控制器是DSP控制芯片。
其中，所述DSP控制芯片为高速DSP控制芯片。
所述UPS系统的整流器、补偿控制器、全桥逆变器皆利用DSP控制芯片完成控制。
其中，所述补偿控制器为用于控制输出功率的DC/DC升压电路，其和DSP控制芯片电性连接。
其中，所述的DC/DC升压电路为单BOOST电路。
其中，所述的隔离变压器为输出隔离升压变压器。
本实用新型提出的太阳能优先的光伏并网储能UPS系统，在传统的储能基础上进行改进，根据光伏系统采样单元实时采集的光伏系统功率数据实现对DC/DC升压电路的自动控制，继而实现对储能装置储能或释能转换的优选控制；实现负载对光伏系统输出功率的最大化利用、减少对市电电网电能的需求，供电方式多样、系统效率高并且为用户节约成本，实现最大的经济效益、节约用电成本并同时保证负载的安全。
如图2至5所示，分别为本实用新型具体实施方式1提供的太阳能优先的光伏并网储能UPS系统的第一种、第二种、第三种和第四种工作模式电能流向示意图。图中箭头线代表电能流向。
如图2所示，第一种工作模式对应当光伏系统功率大于等于负载功率时，控制器控制并网逆变器给储能装置提供电能和给市电电网提供电能和给负载供电。控制器控制补偿控制器完全打开，使母线电压高于电池组的电压，那么电能的流动必然是由光伏系统流向负载和市电电网。
如图3所示，第二种工作模式对应当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量大于等于预设阈值时，控制器控制控制并网逆变器与储能装置同时给负载供电。优选的，预设阈值为电池组满电量的70%，电池组预设阈值的设定以保证负载不断电，又同时保证尽量减少对市电电网的利用为前提，控制器控制补偿控制器的占空比使母线电压小于电池组的电池电压，并根据光伏系统采样单元采集的功率数据实时变换占空比。
如图4所示，第三种工作模式对应当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量小于预设阈值时，控制器控制并网逆变器和市电电网同时给负载供电。控制器控制补偿控制器完全打开，关断电池组。
如图5所示，第四种工作模式对应当光伏系统无功率输出时，那么就关断补偿控制器，完全由储能装置给负载供电。继电器和可控硅控制电池组的打开，此时，UPS系统无市电电能输入，通过电池组释能给负载供电。
以上工作模式的控制关键在于以光伏系统采样单元实时采集的光伏系统功率数据为基础，根据实际负载大小与光伏系统提供的功率来调节补偿控制器的脉冲宽度调制，并同时调整UPS系统全桥逆变器的脉冲宽度调制，最终实现对输出功率的自动控制。
本实用新型不间断电源详细的工作原理和控制方法为现有技术，在此就不再累述了。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在其具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (9)
1.一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，包括：用于将太阳能转换为电能的太阳能电池板，用于将太阳能电池板输出的电能进行DC/AC转换的并网逆变器，用于采集并网逆变器输出的光伏系统功率的光伏系统采样单元，用于储能或释能的储能装置，用于当光伏系统功率大于等于负载功率时控制并网逆变器给储能装置提供电能和给市电电网提供电能和给负载供电、当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量大于等于预设阈值时控制并网逆变器与储能装置同时给负载供电、当光伏系统功率小于负载功率且储能装置储蓄能量小于预设阈值时控制并网逆变器和市电电网同时给负载供电的控制器；太阳能电池板的输出端和并网逆变器的输入端连接，并网逆变器的输出端与市电电网、光伏系统采样单元的信号采集端、储能装置的电能输入端连接，光伏系统采样单元的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的控制输出端与储能装置的控制端连接，储能装置的电能输出端与负载连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述储能装置包括整流器、补偿控制器、继电器、电池组、可控硅、全桥逆变器、滤波器和隔离变压器；所述整流器的输入端连接所述控制器的控制输出端，整流器的输出端连接补偿控制器的输入端，补偿控制器的输出端连接全桥逆变器的输入端、并分别通过继电器和可控硅连接电池组，全桥逆变器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端连接负载。
3.根据权利要求1所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述并网逆变器的输出端连接一个输出电表，市电电网的输出端连接一个输入电表。
4.根据权利要求1所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述光伏系统采样单元包括用于采集光伏系统功率数据的数据采集电路和传输功率数据的数据传输电路，数据采集电路的输出端和数据传输电路的输入端连接，数据传输电路的输出端和控制器的信号输入端连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述控制器是DSP控制芯片。
6.根据权利要求5所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述DSP控制芯片为高速DSP控制芯片。
7.根据权利要求5所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述补偿控制器为用于控制输出功率的DC/DC升压电路，其和DSP控制芯片电性连接。
8.根据权利要求7所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述的DC/DC升压电路为单BOOST电路。
9.根据权利要求2所述的太阳能优先的光伏并网储能不间断电源系统，其特征在于，所述的隔离变压器为输出隔离升压变压器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140101 |