一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)的切換裝置，具體涉及一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要分為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)兩大類。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，其運(yùn)行需要公共電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)，公共電網(wǎng)停止工作時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也停止工作。光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的補(bǔ)充，它可以脫離電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，具有較重要的應(yīng)用前景。光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將光伏電池板的電能充到蓄電池組，蓄電池組有充足的電能時(shí)，系統(tǒng)使用蓄電池組發(fā)電。蓄電池組為DC/AC交流逆變器提供直流電，DC/AC交流逆變器將直流電源轉(zhuǎn)化為輸出相位和頻率穩(wěn)定的交流電源，蓄電池組沒(méi)有電能時(shí)，由公共電網(wǎng)供電，這里需要一個(gè)切換裝置。
[0003]現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)的切換裝置，在沒(méi)有太陽(yáng)光輻射的情況下，光伏電池組不能給蓄電池組充電，蓄電池沒(méi)有電能，切換裝置自動(dòng)切換，由公共電網(wǎng)供電，由于公共電網(wǎng)輸出電壓的相位、頻率與DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位、頻率不一致，從而會(huì)導(dǎo)致負(fù)載短時(shí)間斷電或者負(fù)載被擊穿，給用戶造成一定的麻煩和損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置。通過(guò)數(shù)字化控制的三端無(wú)縫切換裝置控制DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位、頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的保持一致，在蓄電池組沒(méi)有電能的情況下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，并且發(fā)電系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)短暫斷電。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置，分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負(fù)載連接成回路，包括DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器和控制模塊，其中控制模塊包括同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器、第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器和切換控制處理器；
[0007]所述光伏電池組經(jīng)DC-DC模塊的輸出端和DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器與負(fù)載相連;所述公共電網(wǎng)經(jīng)三端無(wú)縫切換器的輸出端與負(fù)載相連;所述DC-DC模塊的輸入、輸出端均與蓄電池組相連;所述蓄電池組的輸出端經(jīng)第二 A/D采樣器與切換控制處理器相連；所述公共電網(wǎng)的輸出端經(jīng)第一 A/D采樣器分別與切換控制處理器和同步信號(hào)檢測(cè)模塊相連;所述同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)之間的通斷由切換控制處理器控制，PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端與DC/AC交流逆變器相連。
[0008]上述方案優(yōu)選的，所述DC-DC模塊為MPPT功能DC-DC模塊。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0010]同步檢測(cè)模塊可以檢測(cè)公共電網(wǎng)輸出電壓的相位和頻率，PWM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生與公共電網(wǎng)輸出電壓的相位和頻率一致的正弦波，控制模塊控制DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位和頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的一致，這樣保證了蓄電池組與公共電網(wǎng)之間的切換不會(huì)出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)用新型為一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置，如圖1所示，該切換裝置分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負(fù)載連接成回路。本實(shí)用新型的切換裝置包括MPPT功能DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器和控制模塊。其中控制模塊可以為STM32控制模塊，它包括同步信號(hào)檢測(cè)模塊、Pmi信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器、第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器和切換控制處理器。
[0013]所述光伏電池組經(jīng)MPPT功能DC-DC模塊的輸出端和DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器與負(fù)載相連;所述公共電網(wǎng)經(jīng)三端無(wú)縫切換器的輸出端與負(fù)載相連;所述MPPT功能DC-DC模塊的輸入、輸出端均與蓄電池組相連;所述蓄電池組的輸出端經(jīng)第二 A/D采樣器與切換控制處理器相連;所述公共電網(wǎng)的輸出端經(jīng)第一 A/D采樣器分別與切換控制處理器和同步信號(hào)檢測(cè)模塊相連;所述PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端與DC/AC交流逆變器相連；同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)之間的通斷由切換控制處理器控制，即切換控制處理器可控制同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)中，任意兩者之間的通斷。
[0014]太陽(yáng)的輻射光照射光伏電池組，使光伏電池組產(chǎn)生光伏直流電源。不穩(wěn)定的光伏直流電源經(jīng)過(guò)DC/DC變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電源，MPPT功能DC-DC模塊(也即MPPT控制器)能夠?qū)崟r(shí)偵測(cè)太陽(yáng)能光伏電池組的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值，使光伏發(fā)電系統(tǒng)以最大功率輸出對(duì)蓄電池充電，使資源利用率達(dá)到最大化。蓄電池組有充足的電能時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)使用蓄電池組發(fā)電。
[0015]具體的過(guò)程包括兩大部分:
[0016]—、判斷由蓄電池組供電還是公共電網(wǎng)供電:
[0017]第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器分別采樣公共電網(wǎng)的電壓和蓄電池組的電壓，采樣的電壓經(jīng)過(guò)切換控制處理器，切換控制處理器判斷由蓄電池組供電還是公共電網(wǎng)供電，蓄電池組有足夠的電能時(shí)，切換控制處理器通過(guò)三端無(wú)縫切換器的開(kāi)關(guān)切換控制由蓄電池組為負(fù)載供電；蓄電池組電能不足時(shí)，切換控制處理器通過(guò)三端無(wú)縫切換器的開(kāi)關(guān)切換控制由公共電網(wǎng)為負(fù)載供電。
[0018]二、控制逆變器輸出電壓的相位、頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的相位、頻率一致:
[0019]蓄電池供電時(shí)(電網(wǎng)沒(méi)有電的情況下)，PWM信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)接到內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器，內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生與電網(wǎng)類似的正弦波，從而使PWM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波與內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波相位、頻率一致，控制模塊控制DC/AC逆變器輸出的正弦波與PWM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波的相位、頻率一致。
[0020]蓄電池供電時(shí)(電網(wǎng)有電的情況下)，第一A/D采樣器對(duì)公共電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣，同步檢測(cè)模塊對(duì)采樣電壓進(jìn)行同步，此時(shí)HVM信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)接到同步信號(hào)檢測(cè)模塊，PWM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波的頻率、相位與同步信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)到的頻率與相位一致，控制模塊控制DC/AC交流逆變器輸出的正弦波與PffM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波相位、頻率一致，就可以使蓄電池組供電與公共電網(wǎng)同步。例如公共電網(wǎng)輸出端為220V/50HZ相位為120°的正弦波，那么DC/AC交流逆變器輸出也和工作電網(wǎng)的一致。當(dāng)蓄電池組的電能用完的情況下，切換控制處理器通過(guò)三端無(wú)縫切換器的開(kāi)關(guān)切換控制由公共電網(wǎng)為負(fù)載供電，因?yàn)镈C/AC交流逆變器輸出也和工作電網(wǎng)的一致，保證了蓄電池組與公共電網(wǎng)之間的切換不會(huì)導(dǎo)致負(fù)載出現(xiàn)短暫的斷電或是負(fù)載被擊穿。因此數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人監(jiān)管，自動(dòng)切換的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置，分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負(fù)載連接成回路，其特征在于:包括DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器和控制模塊，其中控制模塊包括同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器、第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器和切換控制處理器； 所述光伏電池組經(jīng)DC-DC模塊的輸出端和DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器與負(fù)載相連;所述公共電網(wǎng)經(jīng)三端無(wú)縫切換器的輸出端與負(fù)載相連;所述DC-DC模塊的輸入、輸出端均與蓄電池組相連;所述蓄電池組的輸出端經(jīng)第二 A/D采樣器與切換控制處理器相連;所述公共電網(wǎng)的輸出端經(jīng)第一 A/D采樣器分別與切換控制處理器和同步信號(hào)檢測(cè)模塊相連;所述同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)之間的通斷由切換控制處理器控制，PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端與DC/AC交流逆變器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置，其特征在于:所述DC-DC模塊為MPPT功能DC-DC模塊。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無(wú)縫切換裝置，分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負(fù)載連接成回路，包括MPPT功能DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無(wú)縫切換器和控制模塊，其中控制模塊包括同步信號(hào)檢測(cè)模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號(hào)發(fā)生器、第一A/D采樣器、第二A/D采樣器和切換控制處理器。本實(shí)用新型的控制模塊控制DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位和頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的一致，這樣保證了蓄電池組與公共電網(wǎng)之間的切換不會(huì)出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象。
【IPC分類】H02J9/06, H02J7/35
【公開(kāi)號(hào)】CN205283232
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521130837
【發(fā)明人】黃國(guó)現(xiàn), 羅曉曙, 羅妥, 黃夢(mèng)丹, 廖志賢, 劉世仁
【申請(qǐng)人】廣西師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日