一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置制造方法
【專利摘要】一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，包括光伏控制模塊、直流母線、逆變器模塊、集中監(jiān)控模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器以及蓄電池充放電模塊，光伏控制模塊的一端與太陽(yáng)能電池板相連、另一端接在直流母線上；逆變器模塊的一端連接在直流母線上、用于將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵觯孀兤髂K的另一端分別與主配電斷路器、負(fù)荷斷路器連接；蓄電池充放電模塊連接在直流母線上；光伏控制模塊、蓄電池充放電模塊、逆變器模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器均通過(guò)CAN總線或RS485串口與集中監(jiān)控模塊通訊連接，集中監(jiān)控模塊上設(shè)有用于與顯示觸摸屏連接的顯示屏接口。本發(fā)明的有益效果：整個(gè)接口裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、界面清晰、維護(hù)便捷、擴(kuò)容快速、利用率高。
【專利說(shuō)明】一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源電力特別是光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活之中。其中太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)因其安裝靈活、應(yīng)用簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，加之技術(shù)日益成熟、成本逐漸降低，已成為國(guó)家大力推行和發(fā)展的發(fā)電項(xiàng)目之一。而目前，市場(chǎng)上大多數(shù)光伏發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)較零散，其匯流箱、控制器、逆變器、蓄電池等都是各自分開(kāi)的，各部件信息單獨(dú)顯示，彼此之間通過(guò)線纜相連接，造成整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁雜、體積較大。同時(shí)傳統(tǒng)光伏發(fā)電設(shè)備大多僅能在白天且陽(yáng)光較充足的天氣情況下正常工作，而夜晚則處于停機(jī)狀態(tài)，設(shè)備利用率低。其功能也較單一，多數(shù)設(shè)備僅輸出有功功率。與此同時(shí)傳統(tǒng)光伏發(fā)電設(shè)備一旦構(gòu)成，容量即固定，擴(kuò)展也比較麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有光伏發(fā)電設(shè)備存在的上述不足，提供一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、界面清晰、維護(hù)便捷、擴(kuò)容快速、
利用率高。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，它包括光伏控制模塊、直流母線、逆變器模塊、集中監(jiān)控模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器以及蓄電池充放電模塊，所述光伏控制模塊的一端與太陽(yáng)能電池板相連、另一端接在直流母線上；所述逆變器模塊的一端連接在直流母線上、用于將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵?，逆變器模塊的另一端分別與主配電斷路器、負(fù)荷斷路器連接；所述蓄電池充放電模塊連接在直流母線上；所述光伏控制模塊、蓄電池充放電模塊、逆變器模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器均通過(guò)CAN總線或RS485串口與集中監(jiān)控模塊通訊連接，所述集中監(jiān)控模塊上設(shè)有用于與顯示觸摸屏連接的顯示屏接口。
[0006]按上述方案，所述光伏控制模塊、逆變器模塊以及蓄電池充放電模塊均采用模塊化插件結(jié)構(gòu)，蓄電池充放電模塊根據(jù)用戶需求選配。
[0007]按上述方案，所述光伏控制模塊、逆變器模塊、蓄電池充放電模塊的數(shù)量根據(jù)需求選定。
[0008]按上述方案，所述逆變器模塊按工作模式不同設(shè)置有純有功輸出逆變器、無(wú)功補(bǔ)償逆變器、有源濾波逆變器(根據(jù)用戶需求選擇性配置)。
[0009]按上述方案，所述光伏控制模塊包括若干條匯流支路、電池板溫度傳感器、電池板位置傳感器、太陽(yáng)光位置傳感器、太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)、第一單片機(jī)以及第一圖形顯示器；所述各個(gè)匯流支路用于將太陽(yáng)能電池板連接至直流母線，所述直流母線后端經(jīng)開(kāi)關(guān)QS連接至負(fù)載供電，同時(shí)各個(gè)匯流支路上配設(shè)有防雷器、電壓傳感器、電流傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、電池板溫度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器連接至第一單片機(jī)(電壓傳感器、電流傳感器分別用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板輸出電壓、電流，電池板溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板溫度)；所述電池板位置傳感器及太陽(yáng)光位置傳感器經(jīng)光電隔離器連接至第一單片機(jī)(電池板位置傳感器及太陽(yáng)光位置傳感器分別用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板、陽(yáng)光的方位信息)；所述太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接至第一單片機(jī)；所述第一單片機(jī)通過(guò)通訊接口與第一圖形顯示器以及集中監(jiān)控模塊連接。
[0010]按上述方案，所述蓄電池充放電模塊包括蓄電池、功率管、蓄電池溫度傳感器、功率管溫度傳感器、第二單片機(jī)以及第二圖形顯示器，所述蓄電池經(jīng)功率管連接至直流母線、構(gòu)成充放電回路，充放電回路上配設(shè)有電壓傳感器、電流傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、蓄電池溫度傳感器、功率管溫度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器連接至第二單片機(jī)(電壓傳感器、電流傳感器分別用于監(jiān)測(cè)蓄電池輸出電壓、電流，蓄電池溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)蓄電池溫度，功率管溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)功率管溫度)；所述第二單片機(jī)通過(guò)通訊接口與第二圖形顯示器以及集中監(jiān)控模塊連接。
[0011]按上述方案，所述集中監(jiān)控模塊上預(yù)留有用于上級(jí)調(diào)度的上級(jí)傳送接口，集中監(jiān)控模塊通過(guò)上級(jí)傳送接口與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)通訊連接。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、該光伏發(fā)電接口裝置通過(guò)整合零散模塊，高效利用空間，合理配置線路，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、界面清晰；
[0014]2、采用模塊化插件結(jié)構(gòu)，集成多模塊于一體，容量擴(kuò)展方便、更換維護(hù)快，各模塊檢測(cè)信息通過(guò)CAN總線或RS485串口送入集中監(jiān)控模塊進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、通過(guò)顯示觸摸屏統(tǒng)一顯示，可靠性增強(qiáng)、也更利于用戶分批投資；
[0015]3、通過(guò)不同逆變器設(shè)置光伏發(fā)電接口裝置的多種工作模式:有功輸出、無(wú)功補(bǔ)償或有源濾波，通過(guò)多種工作模式的設(shè)置有效改善接入點(diǎn)電壓，在夜間重負(fù)荷時(shí)間段，仍可提供無(wú)功出力，改善線路的電能質(zhì)量，極大提高光伏發(fā)電接口裝置的利用率，更加適用于多種場(chǎng)合的光伏發(fā)電接口應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置的原理示意框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明光伏控制模塊的工作原理圖；
[0019]圖4為本發(fā)明蓄電池充放電模塊的工作原理圖；
[0020]圖5為本發(fā)明集中監(jiān)控模塊的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，它包括光伏控制模塊、直流母線、逆變器模塊、集中監(jiān)控模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器以及蓄電池充放電模塊，所述光伏控制模塊的一端與太陽(yáng)能電池板相連、另一端接在直流母線上；所述逆變器模塊的一端連接在直流母線上、用于將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵?，逆變器模塊的另一端分別與主配電斷路器、負(fù)荷斷路器連接(主配電斷路器與電網(wǎng)連接)；所述蓄電池充放電模塊連接在直流母線上；所述光伏控制模塊、蓄電池充放電模塊、逆變器模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器均通過(guò)CAN總線或RS485串口與集中監(jiān)控模塊通訊連接，所述集中監(jiān)控模塊上設(shè)有用于與顯示觸摸屏連接的顯示屏接口。
[0023]參照?qǐng)D2所示，所述光伏控制模塊、逆變器模塊以及蓄電池充放電模塊均采用模塊化插件結(jié)構(gòu)并設(shè)置在一個(gè)屏柜中。光伏控制模塊、逆變器模塊、蓄電池充放電模塊的數(shù)量根據(jù)需求選定，方便擴(kuò)容及更換維護(hù)；各模塊相互獨(dú)立、一體化結(jié)構(gòu)，當(dāng)幾個(gè)模塊同時(shí)工作時(shí)，為保證各模塊同時(shí)均衡出力，通常采用串聯(lián)電阻等方式，使每個(gè)模塊上的電流電壓均衡分配，使各模塊平衡工作，增加可靠性。圖2中顯示的光伏發(fā)電接口裝置輸出為單相交流，同樣可擴(kuò)展到三相交流并網(wǎng)。蓄電池充放電模塊根據(jù)客戶需求選擇性配備,蓄電池充放電模塊連接在直流母線上，或根據(jù)具體應(yīng)用需求分離安裝。
[0024]所述逆變器模塊按工作模式不同設(shè)置有純有功輸出逆變器、無(wú)功補(bǔ)償逆變器、有源濾波逆變器，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合或用戶需求切換不同逆變器匹配光伏發(fā)電接口裝置不同的工作模式:a、純有功輸出逆變器自發(fā)自用余量山、無(wú)功補(bǔ)償逆變器對(duì)線路中的無(wú)功或諧波進(jìn)行治理；c、有源濾波逆變器適用于線路末端的用戶。通過(guò)切換不同逆變器改變?cè)O(shè)備工作方式，使其工作于單純輸出有功功率或者無(wú)功補(bǔ)償、有源濾波等狀態(tài)來(lái)補(bǔ)償電能質(zhì)量。
[0025]參照?qǐng)D3所示的光伏控制模塊工作原理圖，所述光伏控制模塊包括若干條匯流支路、電池板溫度傳感器、電池板位置傳感器、太陽(yáng)光位置傳感器、太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)、第一單片機(jī)以及第一圖形顯示器；所述各個(gè)匯流支路用于將太陽(yáng)能電池板連接至直流母線，所述直流母線后端經(jīng)開(kāi)關(guān)QS連接至負(fù)載供電，同時(shí)各個(gè)匯流支路上配設(shè)有防雷器、電壓傳感器、電流傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、電池板溫度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器連接至第一單片機(jī)(電壓傳感器、電流傳感器分別用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板輸出電壓、電流，電池板溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板溫度)；所述電池板位置傳感器及太陽(yáng)光位置傳感器經(jīng)光電隔離器連接至第一單片機(jī)；所述太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接至第一單片機(jī)；所述第一單片機(jī)通過(guò)通訊接口與第一圖形顯示器以及集中監(jiān)控模塊連接。第一單片機(jī)接收電池板溫度傳感器監(jiān)測(cè)的太陽(yáng)能電池板溫度、電壓傳感器監(jiān)測(cè)的輸出電壓、電流傳感器監(jiān)測(cè)的輸出電流、電池板位置傳感器及太陽(yáng)光位置傳感器監(jiān)測(cè)的太陽(yáng)能電池板、陽(yáng)光的方位信息，并通過(guò)第一圖形顯示器進(jìn)行狀態(tài)指示，以及與集中監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)通訊功能；太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)用于控制太陽(yáng)能電池板的方位實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光的跟蹤，其中太陽(yáng)能電池板的方位控制可根據(jù)用戶需求設(shè)置。
[0026]參照?qǐng)D4所示的蓄電池充放電模塊工作原理圖，所述蓄電池充放電模塊包括蓄電池、功率管、蓄電池溫度傳感器、功率管溫度傳感器、第二單片機(jī)以及第二圖形顯示器，所述蓄電池經(jīng)功率管連接至直流母線、構(gòu)成充放電回路，充放電回路上配設(shè)有電壓傳感器、電流傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、蓄電池溫度傳感器、功率管溫度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器連接至第二單片機(jī)(電壓傳感器、電流傳感器分別用于監(jiān)測(cè)蓄電池輸出電壓、電流，蓄電池溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)蓄電池溫度，功率管溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)功率管溫度)；所述第二單片機(jī)通過(guò)通訊接口與第二圖形顯示器以及集中監(jiān)控模塊連接。第二單片機(jī)接收電壓傳感器監(jiān)測(cè)的輸出電壓、電流傳感器監(jiān)測(cè)的輸出電流、蓄電池溫度傳感器監(jiān)測(cè)的蓄電池溫度、功率管溫度傳感器監(jiān)測(cè)的功率管溫度，并通過(guò)第二圖形顯示器進(jìn)行狀態(tài)指示，以及與集中監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)通訊功能，實(shí)現(xiàn)蓄電池的充放電控制及溫度檢測(cè)。該蓄電池充放電模塊可根據(jù)需求選擇性配置。
[0027]參照?qǐng)D5所示的集中監(jiān)控模塊工作原理圖，集中監(jiān)控模塊為整個(gè)光伏發(fā)電接口裝置的各模塊監(jiān)測(cè)提供人機(jī)接口，各模塊檢測(cè)信息通過(guò)CAN總線或RS485分別送入集中監(jiān)控模塊進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)。一個(gè)集中監(jiān)控模塊可以監(jiān)測(cè)多個(gè)光伏控制模塊、逆變器模塊以及蓄電池充放電模塊，集中監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)對(duì)直流母線、逆變器模塊、主配電斷路器的配電狀態(tài)、負(fù)荷斷路器的負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并與光伏控制模塊進(jìn)行通訊，之后將所有信息通過(guò)顯示屏接口傳送至顯示觸摸屏，用戶通過(guò)顯示觸摸屏查看光伏發(fā)電接口裝置的工作信息及狀態(tài)。同時(shí)集中監(jiān)控模塊還對(duì)輸出端的負(fù)載用電及并網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。所述集中監(jiān)控模塊上還預(yù)留有用于上級(jí)調(diào)度的上級(jí)傳送接口，集中監(jiān)控模塊通過(guò)上級(jí)傳送接口與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)通訊連接(配備以太網(wǎng)，可以采用無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線通訊)。
[0028]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上內(nèi)容僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的簡(jiǎn)單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:它包括光伏控制模塊、直流母線、逆變器模塊、集中監(jiān)控模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器以及蓄電池充放電模塊，所述光伏控制模塊的一端與太陽(yáng)能電池板相連、另一端接在直流母線上；所述逆變器模塊的一端連接在直流母線上、用于將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵?，逆變器模塊的另一端分別與主配電斷路器、負(fù)荷斷路器連接；所述蓄電池充放電模塊連接在直流母線上；所述光伏控制模塊、蓄電池充放電模塊、逆變器模塊、主配電斷路器、負(fù)荷斷路器均通過(guò)CAN總線或RS485串口與集中監(jiān)控模塊通訊連接，所述集中監(jiān)控模塊上設(shè)有用于與顯示觸摸屏連接的顯示屏接□。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:所述光伏控制模塊、逆變器模塊以及蓄電池充放電模塊均采用模塊化插件結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:所述光伏控制模塊、逆變器模塊、蓄電池充放電模塊的數(shù)量根據(jù)需求選定。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:所述逆變器模塊按工作模式不同設(shè)置有純有功輸出逆變器、無(wú)功補(bǔ)償逆變器、有源濾波逆變器。
5.如權(quán)利要求1所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:所述光伏控制模塊包括若干條匯流支路、電池板溫度傳感器、電池板位置傳感器、太陽(yáng)光位置傳感器、太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)、第一單片機(jī)以及第一圖形顯示器；所述各個(gè)匯流支路用于將太陽(yáng)能電池板連接至直流母線，所述直流母線后端經(jīng)開(kāi)關(guān)QS連接至直流負(fù)載供電，同時(shí)各個(gè)匯流支路上配設(shè)有防雷器、電壓傳感器、電流傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、電池板溫度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器連接至第一單片機(jī)；所述電池板位置傳感器及太陽(yáng)光位置傳感器經(jīng)光電隔離器連接至第一單片機(jī)；所述太陽(yáng)能電池板控制電機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接至第一單片機(jī)；所述第一單片機(jī)通過(guò)通訊接口與第一圖形顯示器以及集中監(jiān)控模塊連接。
6.如權(quán)利要求1所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:所述蓄電池充放電模塊包括蓄電池、功率管、蓄電池溫度傳感器、功率管溫度傳感器、第二單片機(jī)以及第二圖形顯示器，所述蓄電池經(jīng)功率管連接至直流母線、構(gòu)成充放電回路，充放電回路上配設(shè)有電壓傳感器、電流傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、蓄電池溫度傳感器、功率管溫度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器連接至第二單片機(jī)；所述第二單片機(jī)通過(guò)通訊接口與第二圖形顯示器以及集中監(jiān)控模塊連接。
7.如權(quán)利要求1所述的模塊化、集中式的光伏發(fā)電接口裝置，其特征在于:所述集中監(jiān)控模塊上預(yù)留有用于上級(jí)調(diào)度的上級(jí)傳送接口，集中監(jiān)控模塊通過(guò)上級(jí)傳送接口與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)通訊連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104038150SQ201410302931
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】余建華, 郭小進(jìn), 鄭秀玉, 王盼, 戢凱飛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院