一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，涉及發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】；它包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，所述聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元，所述中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片；所述雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器T1的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電；本實(shí)用新型的有益效果是：PV光伏組件的能量得到充分利用，根據(jù)用戶的不同負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，不存在浪費(fèi)的情況，該系統(tǒng)具有離并網(wǎng)功功，自動(dòng)進(jìn)行并網(wǎng)離網(wǎng)切換。
【專利說明】一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，本實(shí)用新型涉及一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站。
【【背景技術(shù)】】
[0002]分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站在沒有市電供應(yīng)的地區(qū)，可獨(dú)立供應(yīng)家庭用電需求；在有市電地區(qū)，可與市電聯(lián)合使用，節(jié)省昂貴電費(fèi)，增加生活獨(dú)立性及再生能源使用效率；除此之外，尚可做為緊急備用電力，避免受地震、臺(tái)風(fēng)等天然災(zāi)害后電力短缺影響。
[0003]目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站主要有下幾種形式:A、光伏并網(wǎng)逆變器組成的方式、離網(wǎng)逆變器組成的方式；C、普通的離并網(wǎng)一體機(jī)組成方式。
[0004]但這幾種方式分別存在一些相應(yīng)的缺點(diǎn):A、光伏并網(wǎng)逆變器組成的方案，主要適用于有市電的地區(qū)，盡可能的將PV板吸收的光伏能量發(fā)電輸送到電網(wǎng)，不適用無電地區(qū)；B、離網(wǎng)逆變器的方案，有電力供應(yīng)的情況下，主要由電網(wǎng)供電，停電時(shí)轉(zhuǎn)為電池供電，而且逆變器通過電池供電的功率又必需恒定滿足負(fù)載的大小，當(dāng)光照較強(qiáng)，負(fù)載較小時(shí)，無法根據(jù)相應(yīng)條件來有效利用多余的能量，電池充滿時(shí)存在棄電的情況；C、普通的離并網(wǎng)一體機(jī)組成方案，如果用戶已經(jīng)安裝了并網(wǎng)逆變器，再新增儲(chǔ)能方式，因?yàn)镻V面板及相電力參數(shù)不符合現(xiàn)有的參數(shù)，需重新完整地再配置一套系統(tǒng)，包括PV面板等，兼容性差，造成重復(fù)配置，成本高，并且上述三個(gè)方案中都需用到儲(chǔ)能電池，而且對(duì)電池也只是進(jìn)行了簡單管理，有的是利用率較低的鉛酸電池，在使用過程中往往容量短期會(huì)下降較多。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于有效克服上述技術(shù)的不足，提供一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其改進(jìn)之處在于:它包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，所述聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元,所述中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片；所述雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器Tl的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電。
[0007]進(jìn)一步的，所述逆變器還包括與所述DSP芯片電性連接的系統(tǒng)電源、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、AD采樣電路、PWM輸出控制及驅(qū)動(dòng)電路、I/O引腳、通訊接口和燒寫編程接口，所述PWM輸出控制及驅(qū)動(dòng)電路連接至雙向逆變功率部分，且雙向逆變功率部分連接至交流輸出繼電器切換電路。
[0008]進(jìn)一步的，所述I/O引腳由I/O信號(hào)輸入端和I/O信號(hào)輸出端構(gòu)成，所述逆變器還包括有連接在I/o信號(hào)輸入端上的電網(wǎng)頻率電路、逆變頻率電路、電源故障檢測(cè)電路、風(fēng)扇檢測(cè)電路、同步信號(hào)電路和過流信號(hào)電路，以及連接在I/o信號(hào)輸出端上的風(fēng)扇輸出電路、外部信號(hào)電路、并網(wǎng)輸出電路以及交流輸出電路。
[0009]進(jìn)一步的，所述AD采樣電路包括電池電壓電路、電網(wǎng)電壓電路、逆變電壓電路、電池電流電路、電網(wǎng)電流電路、負(fù)載電流電路、電池溫度檢測(cè)電路、以及環(huán)境溫度檢測(cè)電路。
[0010]進(jìn)一步的，所述通訊接口由CAN總線接口、RS485接口以及SPI接口構(gòu)成，其中所述CAN總線接口與中央控制單元交換數(shù)據(jù)，所述SPI接口上插接有EEPROM存儲(chǔ)電路，用作掉電保護(hù)。
[0011]進(jìn)一步的，所述PV控制單元包括電性連接在中央控制單元上的PV輸入端，該P(yáng)V輸入端連接至充電功率部分，充電功率部分連接至電池及BMS部分。
[0012]進(jìn)一步的，所述中央控制單元上還電性連接著顯示屏及按鍵輸入電路。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):其一、PV光伏組件的能量得到充分利用，根據(jù)用戶的不同負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，不存在浪費(fèi)的情況；其二、無論在有電網(wǎng)的地區(qū)還是無電網(wǎng)地區(qū)，都可以使用本實(shí)用新型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有離并網(wǎng)功功，自動(dòng)進(jìn)行并網(wǎng)離網(wǎng)切換；其三、與用戶現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)無沖突，兼容性好，可以用戶現(xiàn)存的并網(wǎng)離變器進(jìn)行合并，極大的減少了用戶的投入資金；其四、本實(shí)用新型具有靈活的配置方案，用戶可根據(jù)本身情況，靈活組網(wǎng)，可交流組網(wǎng)、直流組網(wǎng)、兼容之前的系統(tǒng)配置；其五、逆變器具有雙向流動(dòng)功能，既可以并網(wǎng)或離網(wǎng)工作，又可以反向充電；其六、本實(shí)用新型提供了多項(xiàng)智能監(jiān)控功能，以太網(wǎng)、MODBUS、CAN總線、RS232、USB、WIFI等，改變了以往通訊簡單的產(chǎn)品功能。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的逆變器的電路圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的PV控制單元的電路圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的原理框圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0019]參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型揭示的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，在本實(shí)施例中，該分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，其中，聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元，中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片，下面對(duì)該DSP芯片的功能進(jìn)行詳細(xì)描述，該DSP芯片適合用于工業(yè)控制，電機(jī)控制等，用途廣泛，應(yīng)該相當(dāng)于單片的升級(jí)版；運(yùn)行時(shí)鐘也快可達(dá)150MHz，處理性能可達(dá)150MIPS，每條指令周期6.67ns ；10口豐富；具有兩個(gè)串口。具有12位的0-3.3v的AD轉(zhuǎn)換等。另外，具有片內(nèi)128kX16位的片內(nèi)FLASH，18KX 16位的SRAM，一般的應(yīng)用系統(tǒng)可以不要外擴(kuò)存儲(chǔ)器。具有相互獨(dú)立的印麗K ecap、eq三個(gè)模塊互相之間互不干擾，因此可以比較方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信號(hào)輸出；尤其是epwm相對(duì)于EV中的pwm輸出功能,有了很大的提高。
[0020]結(jié)合圖2所示，上述的雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器Tl的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電。另外，結(jié)合圖4所示，逆變器還包括與所述DSP芯片電性連接的系統(tǒng)電源、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、AD采樣電路、PWM輸出控制及驅(qū)動(dòng)電路、I/O引腳、通訊接口和燒寫編程接口，所述PWM輸出控制及驅(qū)動(dòng)電路連接至雙向逆變功率部分，且雙向逆變功率部分連接至交流輸出繼電器切換電路。
[0021]較佳的，所述I/O引腳由I/O信號(hào)輸入端和I/O信號(hào)輸出端構(gòu)成，所述逆變器還包括有連接在I/o信號(hào)輸入端上的電網(wǎng)頻率電路、逆變頻率電路、電源故障檢測(cè)電路、風(fēng)扇檢測(cè)電路、同步信號(hào)電路和過流信號(hào)電路，以及連接在I/o信號(hào)輸出端上的風(fēng)扇輸出電路、外部信號(hào)電路、并網(wǎng)輸出電路以及交流輸出電路。AD采樣電路包括電池電壓電路、電網(wǎng)電壓電路、逆變電壓電路、電池電流電路、電網(wǎng)電流電路、負(fù)載電流電路、電池溫度檢測(cè)電路、以及環(huán)境溫度檢測(cè)電路。通訊接口由CAN總線接口、RS485接口以及SPI接口構(gòu)成，其中所述CAN總線接口與中央控制單元交換數(shù)據(jù)，所述SPI接口上插接有EEPROM存儲(chǔ)電路，用作掉電保護(hù)。
[0022]PV控制單元包括電性連接在中央控制單元上的PV輸入端，該P(yáng)V輸入端連接至充電功率部分，充電功率部分連接至電池及BMS部分。
[0023]本實(shí)用新型結(jié)合上述的結(jié)構(gòu)，具有以下的三種具體工作模式:
[0024]一、通用運(yùn)轉(zhuǎn)模式
[0025]此模式為未接入PV光伏組件時(shí)的常用工況，在此工況下用戶可以自行設(shè)置放電時(shí)間段和充電時(shí)間段，系統(tǒng)將會(huì)依據(jù)設(shè)定時(shí)間來判斷峰谷電價(jià)，協(xié)調(diào)充電和放電操作，用戶還可設(shè)定電池電量的最低保有量，系統(tǒng)將在保證電池電量的情況下將低電價(jià)時(shí)充入電池的電量在高電價(jià)時(shí)間段放出，為家用負(fù)載供電。其具體操作為:
[0026]I)、系統(tǒng)在充電時(shí)間段不進(jìn)行放電操作，在放電時(shí)間段不進(jìn)行充電操作；
[0027]2)、在充電時(shí)間段，若聚合物電池電量低于最高保有量，則進(jìn)行充電操作，直到聚合物電池電量高于最高保有量，停止充電操作；
[0028]3)、在放電時(shí)間段，若聚合物電池電量高于最低保有量，系統(tǒng)將會(huì)提供帶載能力，具體功率視負(fù)載大小而定，存在一定誤差。；
[0029]4)、電網(wǎng)斷電或者不穩(wěn)定時(shí)切換到離網(wǎng)模式工作，直到聚合物電池達(dá)到
[0030]最低保護(hù)電壓時(shí)關(guān)斷。
[0031]二、經(jīng)濟(jì)效益模式
[0032]此模式為有PV光伏組件接入時(shí)所選模式之一，用戶可以在此模式下設(shè)置聚合物電池最高保有電量和最低保有電量，在聚合物電池未達(dá)到最高保有電量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在聚合物電池電量被PV光伏組件充電達(dá)到最低保有量后對(duì)負(fù)載進(jìn)行帶載操作，若光伏過剩時(shí)聚合物電池電量將會(huì)繼續(xù)上升，若達(dá)到最高保有量，系統(tǒng)將會(huì)滿功率向交流側(cè)放電，若負(fù)載功率較小，剩余電量將會(huì)發(fā)往電網(wǎng)進(jìn)行賣電操作。其具體操作為:
[0033]I)、系統(tǒng)在正常情況下只用PV光伏組件做為能量源為電池充電，除非聚合物電池電壓過低，將會(huì)啟動(dòng)市電充電；
[0034]2)、放電功率選擇:若電量低于最低保有量，不進(jìn)行放電操作；若電量高于最低保有量5 % -10 %，將PV光伏組件發(fā)電功率與負(fù)載用電功率比較后取最小值向交流測(cè)放電；若電量高于最高保有量，比較PV光伏組件發(fā)電功率與負(fù)載用電功率的最大值放電至低于最高電量5%后修改放電功率為PV光伏組件發(fā)電功率與負(fù)載用電功率的最小值；
[0035]3)、電網(wǎng)掉電或者不穩(wěn)定時(shí)，切換到離網(wǎng)工作，直到觸發(fā)聚合物電池電壓最低保護(hù)。
[0036]三、環(huán)保節(jié)能模式
[0037]此模式為有PV光伏組件接入時(shí)所選模式之一，用戶可在此模式下設(shè)置電池最低保有量，在光伏能量將聚合物電池充高到最低保有量，系統(tǒng)將會(huì)有帶載能力，其具體操作為:
[0038]I)、系統(tǒng)在正常情況下只用PV光伏組件作為能量源為聚合物電池充電，除非聚合物電池電壓過低，將會(huì)啟動(dòng)十點(diǎn)充電；
[0039]2)、在光照正常時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)盡量充電至聚合物電池最低保有量，在此之前不會(huì)進(jìn)行放電操作，當(dāng)電量高于最低保有量5% -10%時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行匹配負(fù)載側(cè)功率放電，一直放到最低保有量時(shí)停止，系統(tǒng)將會(huì)為用戶提供至少高過最低保有量的電量以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況；
[0040]3)、在電網(wǎng)斷電或者不穩(wěn)定時(shí)將會(huì)切換到離網(wǎng)工作狀態(tài)。
[0041]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):其一、PV光伏組件的能量得到充分利用，根據(jù)用戶的不同負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，不存在浪費(fèi)的情況；其二、無論在有電網(wǎng)的地區(qū)還是無電網(wǎng)地區(qū)，都可以使用本實(shí)用新型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有離并網(wǎng)功功，自動(dòng)進(jìn)行并網(wǎng)離網(wǎng)切換；其三、與用戶現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)無沖突，兼容性好，可以用戶現(xiàn)存的并網(wǎng)離變器進(jìn)行合并，極大的減少了用戶的投入資金；其四、本實(shí)用新型具有靈活的配置方案，用戶可根據(jù)本身情況，靈活組網(wǎng)，可交流組網(wǎng)、直流組網(wǎng)、兼容之前的系統(tǒng)配置；其五、逆變器具有雙向流動(dòng)功能，既可以并網(wǎng)或離網(wǎng)工作，又可以反向充電；其六、本實(shí)用新型提供了多項(xiàng)智能監(jiān)控功能，以太網(wǎng)、MODBUS、CAN總線、RS232、USB、WIFI等，改變了以往通訊簡單的產(chǎn)品功倉泛。
[0042]以上所描述的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，上述具體實(shí)施例不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的技術(shù)思想范疇內(nèi)，可以出現(xiàn)各種變形及修改，凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的潤飾、修改或等同替換，均屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:它包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，所述聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元，所述中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片；所述雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器Tl的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:所述逆變器還包括與所述DSP芯片電性連接的系統(tǒng)電源、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、AD采樣電路、PWM輸出控制及驅(qū)動(dòng)電路、I/O引腳、通訊接口和燒寫編程接口，所述PWM輸出控制及驅(qū)動(dòng)電路連接至雙向逆變功率部分，且雙向逆變功率部分連接至交流輸出繼電器切換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:所述I/O引腳由I/o信號(hào)輸入端和I/O信號(hào)輸出端構(gòu)成，所述逆變器還包括有連接在I/O信號(hào)輸入端上的電網(wǎng)頻率電路、逆變頻率電路、電源故障檢測(cè)電路、風(fēng)扇檢測(cè)電路、同步信號(hào)電路和過流信號(hào)電路，以及連接在I/o信號(hào)輸出端上的風(fēng)扇輸出電路、外部信號(hào)電路、并網(wǎng)輸出電路以及交流輸出電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:所述AD采樣電路包括電池電壓電路、電網(wǎng)電壓電路、逆變電壓電路、電池電流電路、電網(wǎng)電流電路、負(fù)載電流電路、電池溫度檢測(cè)電路、以及環(huán)境溫度檢測(cè)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:所述通訊接口由CAN總線接口、RS485接口以及SPI接口構(gòu)成，其中所述CAN總線接口與中央控制單元交換數(shù)據(jù)，所述SPI接口上插接有EEPROM存儲(chǔ)電路，用作掉電保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:所述PV控制單元包括電性連接在中央控制單元上的PV輸入端，該P(yáng)V輸入端連接至充電功率部分，充電功率部分連接至電池及BMS部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能電站，其特征在于:所述中央控制單元上還電性連接著顯示屏及按鍵輸入電路。
【文檔編號(hào)】H02S10/20GK204012738SQ201420308043
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】尹相柱 申請(qǐng)人:深圳市德蘭明?？萍加邢薰?br>