專利名稱：一種利用太陽能自調整建筑發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種建筑發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種利用太陽能自調 整發(fā)電系統(tǒng)，屬于新能源技術領域。
技術背景作為一種清潔無污染能源，太陽能的利用越來越受到重視，80年代 以來，歐洲、美國和日本等發(fā)達國家及國內先后開發(fā)了太陽能電源系統(tǒng) 和太陽能照明系統(tǒng)。目前，針對建筑的太陽能利用主要集中在太陽能采 暖以及儲熱方面，該種太陽能利用方式能量利用效率較低，而且需要大 量的儲熱介質對能量進行存儲，不利于能量的轉換和有效利用。而直接 針對建筑的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，目前主要集中在對輔助電源系統(tǒng)的供 電，如公共照明標志等小功率場合。由于太陽能光伏電池板易受外部環(huán) 境影響，其發(fā)電輸出功率隨著光照的變化輸出功率變化也較大，常出現電力不足或者電力過剩，影響建筑用電電器的正常工作，這使得光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)給建筑供電帶來了困難。發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種利用太陽能自調整發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電 系統(tǒng)，對確定的建筑負載進行分路供電，將光伏供電為優(yōu)先，在光伏能 量不足的情況下通過控制系統(tǒng)對接觸器組的動作(切換)控制，由外部 電網對建筑內部負載供電。為達到上述目的，本實用新型的技術方案是該發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能光伏發(fā)電模塊(l)、 DC/DC變換器(2)、儲能蓄電池(3)、 DC/AC變換 器或光伏逆變器(4)、單輸入多抽頭輸出變壓器(5)、互鎖接觸器組(6)、發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)、外部供電線路(8)、控制器l、控制器2、控 制器3、 BMS控制器。所述的建筑發(fā)電系統(tǒng)中，優(yōu)先將光伏發(fā)電板所發(fā)電通過DC/DC模塊 轉換為輸出特性穩(wěn)定的直流電，此時發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據光伏發(fā)電 模塊輸出的功率以及發(fā)電與供電控制系統(tǒng)對光伏發(fā)電模塊的功率需求控 制DC/DC控制器1 ，給定DC/DC變換器的輸出電壓，實現對DC/DC變換器 輸出電流和電壓的控制。BMS (電池管理系統(tǒng))檢測蓄電池電量(SOC)， 并根據發(fā)電與供電控制系統(tǒng)的控制指令決定給蓄電池充電或者放電。所述的建筑發(fā)電系統(tǒng)由多路輸出，分別通過互鎖接觸器組(6)向用 戶供電。發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據光伏模塊的發(fā)電量(與太陽照射有關) 大小和蓄電池電量，確定向用戶供電的變壓器抽頭路數。通過發(fā)電與供 電控制系統(tǒng)(7)對互鎖接觸器組(6)的控制，確定建筑內供電的負載 是否由光伏系統(tǒng)供電或是由外部電線路(8)供電。所述的DC/DC變換器(2)具有可調電流輸出和可調電壓輸出功能， 輸出電流或輸出電壓的控制指令由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)給定并控制。 DC/DC變換器(2)輸出電壓可調，指令由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)給定 并控制。對DC/DC變換器(2)的控制，具有兩個功能， 一是在蓄電池電 量較滿時恒壓輸出，實際上是直接通過DC/AC給負載供電；二是恒流輸 出，在不同的光照條件下，通過發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)的尋優(yōu)，確定 光伏模塊最佳發(fā)電效率控制參數，決定DC/DC變換器輸出電流。本實用新型的有益效果通過檢測光伏電池板的發(fā)電量和輸出功率 以及蓄電池的電量，通過控制光伏電池板的可調變壓器抽頭來實現光伏 太陽能發(fā)電的最大效率工作；當光伏電池板的輸出功率不足時，通過對 接觸器組的切換操作，實現由光伏發(fā)電供電到電網供電的轉換，提高了 系統(tǒng)的可靠性。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作比較詳細的說明。
圖1為本實用新型的太陽能發(fā)電建筑系統(tǒng)圖；圖2為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的DC/DC變換器及其控制系統(tǒng); 圖3為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池及其管理系統(tǒng)； 圖4為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的DC/AC變換器及其控制系統(tǒng); 圖5為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電與充電控制系統(tǒng)框圖；具體實施方式
參照圖1，這是本實用新型太陽能發(fā)電建筑系統(tǒng)圖。 如圖所示，所述的光伏發(fā)電模塊(1)與DC/DC變換器(2)的輸入 端連接，DC/DC變換器由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)通過DC/DC控制器1 進行控制，將光伏發(fā)電板所發(fā)電能轉換為輸出電流電壓均可調節(jié)、特性 穩(wěn)定的直流電。DC/DC變換器的輸出分別與蓄電池(3)以及DC/AC變換 器(或光伏逆變器)(4)的輸入端進行連接。 一方面，提供電能給蓄電 池充電，該充電過程由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)通過BMS (電池管理系 統(tǒng))進行管理；另一方面，將直流電逆變?yōu)檩敵隹梢哉{節(jié)，頻率為工頻 的交流電，此DC/AC變換器(或光伏逆變器)(4)也是由發(fā)電與供電控制 系統(tǒng)(7)通過DC/AC控制器2進行調節(jié)和控制。DC/AC變換器(或光伏 逆變器)(4)的輸出端與單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸入端相連接; 而單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸出端與互鎖接觸器組(6)的輸入 端相連接，此單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸出端抽頭數以及互鎖接 觸器組(6)均由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)控制。參照圖2，為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的DC/DC變換器。 如圖所示，DC/DC控制器采取全橋或者半橋變換電路，在本系統(tǒng)中， DC/DC變換控制器1通過控制DC/DC電路中開關的開通與關斷，將直流電壓逆變后經過變壓器進行變壓后在整流得到直流電壓，即把光伏太陽能電池辦所發(fā)電轉換為輸出電壓可以調節(jié)的直流電。DC/DC變換控制器1受 到發(fā)電與供電控制系統(tǒng)的控制。當電池容量較滿時，DC/DC變換器工作在 恒壓輸出模式，停止給蓄電池供電，直接將電能通過后端的DC/AC變換 器傳送給用電負載；另一種模式是發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據光照條件的 不同引起的光伏電池的輸出功率的變化進行尋優(yōu)，確定光伏模塊最佳發(fā) 電效率控制參數，決定DC/DC變換器輸出電流，此時DC/DC模塊工作在 恒電流輸出模式。參照圖3,為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池及其管理系統(tǒng)。 其中BMS電池管理系統(tǒng)通過連接在蓄電池上的電壓傳感器(比如霍爾傳 感器)檢測蓄電池的電壓，根據BMS系統(tǒng)中預先存儲的蓄電池的放電特 性曲線，得到目前蓄電池的SOC值，即可獲得電池的電量。同時，BMS通 過電池端的電流傳感器(比如霍爾傳感器)獲得電池的充/放電電流，并 將電流信息反饋給發(fā)電與供電控制系統(tǒng)。發(fā)電與供電控制系統(tǒng)根據BMS 給定的電池S0C、充放電電流的狀態(tài)，以及用電負載功率以及光伏電池的 發(fā)電功率決定蓄電池的供電策略，并通過調節(jié)DC/DC控制器的給定輸入 來控制DC/DC變換器的直流輸出電壓，以實現對電池的充電控制。參照圖4，為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的DC/AC變換器及其控制 系統(tǒng)。如圖所示，逆變控制器2通過控制逆變橋的開關器件的閉合與關斷， 將前端DC/DC及蓄電池輸出直流電轉變?yōu)楣ゎl交流電，提供給后端的單 輸入多抽頭輸出變壓器。單輸入多抽頭輸入變壓器將DC/AC變換器(光 伏逆變器)的輸入交流電變換成市電規(guī)格的交流電以供給用戶。由于太 陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)受太陽光照的影響較大，其輸出電壓及功率的變化及 波動范圍很大，若直接通過DC/DC再到DC/AC直接供給用戶一是增加了前端變換器的蓄能元件(如電感)的投入以及帶來的轉換效率低下及控 制復雜等不利條件。通過簡單地引入單輸入多抽頭輸入變壓器可以解決 前面的問題。參照圖5，為本實用新型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電與充電控制系統(tǒng)框圖。如圖所示，發(fā)電與供電控制系統(tǒng)通過充電與發(fā)電控制系統(tǒng)通過通信 總線(包括CAN、 485等)與系統(tǒng)中各分控制器(控制器l、控制器2、控 制器3、 BMS)相連接，接受各控制器對其子系統(tǒng)的檢測信息，并通過控制 率給出各控制器的控制指令，達到并實現整體系統(tǒng)的控制目的。其中互 鎖接觸器組的控制器為控制器3，其由發(fā)電與充電系統(tǒng)控制，具體工作是 通過接受發(fā)電與充電系統(tǒng)指令，按照指令將建筑用電負載接觸器分別與 電網或太陽能發(fā)電系統(tǒng)相連接，從而實現電能切換的功能。雖然本實用新型已參照上述的實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員，應當認識到以上的實施例僅是用來說明本實用新型，應 理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本實用新型，所以并非作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對 以上所述的實施例的變化、變形都將落入本實用新型權利要求的保護范 圍。
權利要求1、一種利用太陽能自調整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括太陽能光伏發(fā)電模塊(1)、DC/DC變換器(2)、儲能蓄電池(3)、DC/AC變換器或光伏逆變器(4)、輸出變壓器(5)、互鎖接觸器組(6)、發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)、外部供電線路(8)；太陽能光伏發(fā)電模塊(1)與DC/DC變換器(2)的輸入端連接，DC/DC變換器由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)(7)通過DC/DC控制器1進行控制，將光伏發(fā)電板所發(fā)電能轉換為輸出電流電壓均可調節(jié)、特性穩(wěn)定的直流電；DC/DC變換器的輸出分別與蓄電池(3)以及DC/AC變換器或光伏逆變器(4)的輸入端進行連接；DC/AC變換器或光伏逆變器(4)的輸出端與單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸入端相連接；而單輸入多抽頭輸出變壓器(5)的輸出端與互鎖接觸器組(6)的輸入端相連接。
2、 如權利要求l所述的自調整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 系統(tǒng)分路供電，由光伏供電，在光伏能量不足時，通過接觸器組的動作 切換控制，由外部電網對建筑內部負載供電。
3、 如權利要求l所述的自調整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的 DC/DC控制器，采取全橋或半橋式變換電路，通過控制DC/DC電路中開關 的開通與關斷，實現直流電壓進行升壓/降壓變換。
4、如權利要求1所述的自調整建筑發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述 的發(fā)電與供電控制系統(tǒng)，通過通信總線與控制器l、控制器2、控制器3、 BMS相連接，接受各控制器對其子系統(tǒng)的檢測信息，并通過控制率給出各 控制器的控制指令。
專利摘要本實用新型涉及一種利用太陽能自調整建筑發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏模塊、DC/DC變換器、儲能蓄電池、DC/AC變換器、輸出變壓器、互鎖接觸器組、發(fā)電與供電控制系統(tǒng)、外部供電線路；光伏發(fā)電模塊與DC/DC變換器的輸入端連接，DC/DC變換器由發(fā)電與供電控制系統(tǒng)通過DC/DC控制器1進行控制，將光伏發(fā)電板所發(fā)電能轉換為輸出電流電壓均可調節(jié)、特性穩(wěn)定的直流電；DC/DC變換器的輸出分別與蓄電池以及DC/AC變換器或光伏逆變器的輸入端進行連接；DC/AC變換器或光伏逆變器的輸出端與單輸入多抽頭輸出變壓器的輸入端相連接；而單輸入多抽頭輸出變壓器的輸出端與互鎖接觸器組的輸入端相連接。
文檔編號H02N6/00GK201349185SQ20082015689
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權日2008年12月10日
發(fā)明者徐國娟, 徐瑞新, 浩 胡 申請人:胡 浩;徐瑞新;徐國娟