光伏空調系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏空調系統(tǒng)。該光伏空調系統(tǒng)包括：太陽能電池陣列；變流單元，連接在太陽能電池陣列與公用電網之間，并具有第一直流母線、通過第一直流母線相連接的電壓調節(jié)模塊和整流逆變并網模塊、以及與電壓調節(jié)模塊和整流逆變并網模塊均相連接的第一控制器；以及空調機組，具有連接至第一直流母線的第二直流母線、與第二直流母線相連接的逆變模塊和開關電源、以及第二控制器。通過本實用新型，解決了現(xiàn)有技術中光伏空調系統(tǒng)無法離網運行的問題，達到了降低光伏空調系統(tǒng)對電網的依賴，同時還降低了光伏空調系統(tǒng)的成本。
【專利說明】光伏空調系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空調器領域，具體而言，涉及一種光伏空調系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]圖1是現(xiàn)有技術中光伏空調系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，整個系統(tǒng)主要包括太陽能電池陣列10、空調變頻器20和第一直流母線LI，其中空調變頻器20包括整流逆變并網模塊21、逆變功率模塊22和第二直流母線L2。其特點是:
[0003]a)太陽能電池陣列10產生的直流電通過第一直流母線LI進入到空調變頻器20。
[0004]b)空調變頻器20所包括的整流逆變并網模塊21和逆變功率模塊22通過第二直流母線L2相連，第一直流母線LI再和第二直流母線L2相連。
[0005]c)整流逆變并網模塊21可根據太陽能電池陣列10提供的功率和空調機組40所需的功率進行整流和逆變并網的切換。整流逆變并網模塊21實現(xiàn)對太陽能電池陣列的最大功率點追蹤(MPPT)。
[0006]d)空調變頻器20中整流逆變并網模塊21和逆變功率模塊22的低壓直流工作電源由整流模塊(AC/DC模塊)提供，AC/DC模塊輸入電源由公用電網30提供。
[0007]e)空調機組40的系統(tǒng)負載(如均油閥、回油閥等)電源由公用電網30單相電源(220VAC)提供。
[0008]此種光伏空調系統(tǒng)存在以下缺點:
[0009]I)由于太陽能電池陣列10輸出直接接入到整流逆變并網模塊21，太陽能電池陣列10的最大功率點追蹤(MPPT)由整流逆變并網模塊21實現(xiàn)，故太陽能電池陣列10輸出電壓由整流逆變并網模塊21決定，當公用電網30斷電后，整流逆變并網模塊21也斷電，無法正常工作，也即無法控制太陽能電池陣列10的輸出功率。即使可外接工作電源給整流逆變并網模塊21，其也無法在非常寬的范圍內控制太陽能電池陣列10的輸出電壓，也即無法滿足空調機組離網運行。
[0010]2 )給整個系統(tǒng)各模塊提供低壓直流工作電源的開關電源取電自公用電網30交流電，當公用電網30斷電后，系統(tǒng)各模塊也無法工作。
[0011]針對相關技術中光伏空調系統(tǒng)無法離網運行的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內容
[0012]本實用新型的主要目的在于提供一種光伏空調系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中光伏空調系統(tǒng)無法離網運行的問題。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，根據本實用新型，提供了一種光伏空調系統(tǒng)，包括:太陽能電池陣列；變流單元，連接在太陽能電池陣列與公用電網之間，并具有第一直流母線、通過第一直流母線相連接的電壓調節(jié)模塊和整流逆變并網模塊、以及與電壓調節(jié)模塊和整流逆變并網模塊均相連接的第一控制器，其中，第一控制器用于調節(jié)太陽能電池陣列的輸出功率；以及空調機組，具有連接至第一直流母線的第二直流母線、與第二直流母線相連接的逆變模塊和開關電源、以及第二控制器，其中，開關電源與逆變模塊、第二控制器和負載均相連接，第二控制器用于調節(jié)空調機組的運行功率。
[0014]進一步地，電壓調節(jié)模塊為Boost升壓模塊。
[0015]進一步地，Boost升壓模塊包括功率開關器件，其中，第一控制器通過控制功率開關器件，控制太陽能電池陣列的輸出功率。
[0016]進一步地，變流單元為雙向變流單元。
[0017]進一步地，雙向變流單元包括斷電檢測模塊，其中，在斷電檢測模塊檢測出公用電網斷電的情況下，雙向變流單元切斷與公用電網之間的連接。
[0018]進一步地，負載包括壓縮機和風機，逆變模塊包括:壓縮機逆變模塊，輸入端與第二直流母線相連接，輸出端與壓縮機相連接；以及風機逆變模塊，輸入端與第二直流母線相連接，輸出端與風機相連接。
[0019]進一步地，光伏空調系統(tǒng)還包括:匯流單元，連接在太陽能電池陣列與變流單元之間。
[0020]進一步地，空調機組為多聯(lián)式空調機組。
[0021]進一步地，空調機組還包括負載，開關電源為第二控制器、逆變模塊和負載提供直流電。
[0022]本實用新型采用具有以下結構的光伏空調系統(tǒng):太陽能電池陣列；公用電網；變流單元，連接在太陽能電池陣列與公用電網之間，并具有第一直流母線、通過第一直流母線相連接的電壓調節(jié)模塊和整流逆變并網模塊、以及與電壓調節(jié)模塊和整流逆變并網模塊均相連接的第一控制器，其中，第一控制器用于調節(jié)太陽能電池陣列的輸出功率；以及空調機組，具有連接至第一直流母線的第二直流母線、與第二直流母線相連接的逆變模塊和開關電源、第二控制器，以及與逆變模塊和第二控制器均相連接的負載，其中，開關電源與逆變模塊、第二控制器和負載均相連接，其中，第二控制器用于調節(jié)空調機組的運行功率。
[0023]通過上述結構的光伏空調系統(tǒng)，當空調機組停止運行時，變流單元運行于逆變狀態(tài)，太陽能電池陣列輸出功率全部回饋公用電網；當太陽能電池陣列不發(fā)電時，變流單元運行于全控整流狀態(tài)，空調機組全部使用公用電網電源；當太陽能電池陣列輸出功率大于空調機組的消耗功率時，部分太陽能功率用于滿足空調機組的全部消耗，多余部分由變流單元逆變回公用電網，不需要蓄電池；當太陽能電池陣列輸出功率小于空調機組的消耗功率時，全部太陽能功率用于空調機組消耗，不足能量部分再由變流單元從公用電網補足。當太陽能電池陣列輸出功率等于空調機組的消耗功率時，全部太陽能功率用于空調機組的消耗?？梢钥闯觯朔N結構的光伏空調系統(tǒng)能夠在離網(無電網或電網斷電)情況下，不需要增加蓄電池儲能，通過變流單元中的第一控制器調整太陽能電池陣列的輸出功率，第二控制器調節(jié)空調機組的運行功率，仍然可以保證光伏空調系統(tǒng)的正常運行，解決了現(xiàn)有技術中光伏空調系統(tǒng)無法離網運行的問題，達到了降低光伏空調系統(tǒng)對電網的依賴，同時還降低了光伏空調系統(tǒng)的成本，可適用于偏遠缺少電網的山區(qū)，具有更廣闊的市場前景，提高了光伏空調系統(tǒng)的適用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】[0024]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0025]圖1是根據相關技術的光伏空調系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖2是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖3是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)所采用的Boost升壓模塊的電路圖；
[0028]圖4是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的進一步示意圖；
[0029]圖5是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法的流程圖；
[0030]圖6是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法，控制變頻壓縮機降低頻率的流程圖；
[0031]圖7是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法，控制變頻壓縮機降低頻率的具體流程圖；
[0032]圖8是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法，太陽能電池陣列輸出特性的曲線示意圖；
[0033]圖9是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法，控制太陽能電池陣列減小輸出電壓的流程圖；以及
[0034]圖10是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法，對太陽能電池陣列進行雙閉環(huán)控制的示意圖。
【具體實施方式】
[0035]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0036]本實用新型實施例提供了一種光伏空調系統(tǒng)，以下對本實用新型實施例所提供的光伏空調系統(tǒng)進行具體介紹:
[0037]圖2是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的示意圖，如圖2所示，該光伏空調系統(tǒng)主要包括太陽能電池陣列10、變流單元50和空調機組40，其中:
[0038]變流單元50連接在太陽能電池陣列10與公用電網30之間，并具有第一直流母線53、通過第一直流母線53相連接的電壓調節(jié)模塊51和整流逆變并網模塊52、以及與電壓調節(jié)模塊51和整流逆變并網模塊52均相連接的第一控制器54，第一控制器54用于調節(jié)太陽能電池陣列10的輸出功率，其中，變流單元50為雙向變流單元，具體地，可以是光伏變流單元。空調機組40具有連接至第一直流母線53的第二直流母線41、與第二直流母線41相連接的逆變模塊42和開關電源45、以及第二控制器46，另外，空調機組40還包括除壓縮機、風機等交流負載外的低壓直流負載47，包括各位閥、傳感器等，負載47與第二控制器46相連接，其中，開關電源45與逆變模塊42、第二控制器46和負載47均相連接，第二控制器46用于控制空調機組40的運行，包括對逆變模塊42中的控制單元、負載47等的控制。開關電源45為第二控制器46、負載47以及逆變模塊42中的控制單元提供低壓直流電。變流單元50和空調機組40之間還通過通信線B相互通信，主要傳遞太陽能電池陣列10的輸出功率、空調機組40的運行功率和運行狀態(tài)等。[0039]通過上述結構的光伏空調系統(tǒng)，當空調機組40停止運行時，變流單元50運行于逆變狀態(tài)，太陽能電池陣列10輸出功率全部回饋公用電網30 ;當太陽能電池陣列10不發(fā)電時，變流單元50運行于全控整流狀態(tài)，空調機組40全部使用公用電網30電源；當太陽能電池陣列10輸出功率大于空調機組40的消耗功率時，部分太陽能功率用于滿足空調機組40的全部消耗，多余部分由變流單元50逆變回公用電網30，不需要蓄電池；當太陽能電池陣列10輸出功率小于空調機組40的消耗功率時，全部太陽能功率用于空調機組40消耗，不足能量部分再由變流單元50從公用電網30補足。當太陽能電池陣列10輸出功率等于空調機組40的消耗功率時，全部太陽能功率用于空調機組40的消耗。通過以上描述可以看出，本實用新型實施例所提供的光伏空調系統(tǒng)能夠在離網(無電網或電網斷電)情況下，不需要增加蓄電池儲能，通過變流單元50中的第一控制器54調整太陽能電池陣列10的輸出功率，第二控制器46調節(jié)空調機組40的運行功率，仍然可以保證光伏空調系統(tǒng)的正常運行，解決了現(xiàn)有技術中光伏空調系統(tǒng)無法離網運行的問題，達到了降低光伏空調系統(tǒng)對電網的依賴，同時還降低了光伏空調系統(tǒng)的成本，可適用于偏遠缺少電網的山區(qū)，具有更廣闊的市場前景，提高了光伏空調系統(tǒng)的適用范圍。
[0040]具體地，在本實用新型實施例中，電壓調節(jié)模塊51為Boost升壓模塊，BOOST升壓模塊主要通過對太陽能電池陣列10的輸出電壓進行控制，從而實現(xiàn)最大功率點追蹤(MPPT);整流逆變并網模塊52可實現(xiàn)全控整流和逆變并網，即能量可雙向流動；B00ST升壓模塊和整流逆變并網模塊52的控制信號由第一控制器54產生，第一控制器54通過脈寬調制(Pulse-Width Modulation，簡稱PWM)信號控制BOOST升壓模塊中的功率開關器件Ql，來控制太陽能電池陣列10的輸出功率。太陽能電池陣列10輸出的直流電，經BOOST升壓模塊后直接輸入到逆變器直流母線(即，第一直流母線53)，再經空調直流母線(B卩，第二直流母線41)輸送至空調機組40。
[0041]圖3為本實用新型實施例所采用的Boost升壓模塊的電路圖，如圖3所示，Boost升壓模塊包括儲能電感L、二極管D、功率開關器件Ql和儲能電容C，其工作原理是當功率開關器件Ql導通時，儲能電感L電流增大，由于電感具有電流不能突變的特性，在功率開關器件Ql關斷期間，在儲能電感L上產生的電壓加上太陽能電池陣列10的輸出電壓，經過二極管D，往儲能電容C上充電，從而把太陽能電池陣列10的輸出能量轉到第一直流母線53上。
[0042]優(yōu)選地，本實用新型實施例所提供的光伏空調系統(tǒng)中變流單元50為雙向變流單元，該雙向變流單元包括斷電檢測模塊，其中，在斷電檢測模塊檢測出公用電網30斷電的情況下，雙向變流單元切斷與公用電網30之間的連接。
[0043]通過雙向變流單元檢測到電網斷電時，馬上切斷雙向變流單元與電網的連接，達到了確保電網安全的效果，此種狀態(tài)下，整流逆變并網模塊進入休眠狀態(tài)。
[0044]具體地,在本實用新型實施例中，如圖4所示,空調機組40的負載47還包括壓縮機和風機，相應地，逆變模塊42主要包括壓縮機逆變模塊421和風機逆變模塊422，其中，壓縮機逆變模塊421的輸入端與第二直流母線41相連接，輸出端與壓縮機相連接，風機逆變模塊422的輸入端與第二直流母線41相連接，輸出端與風機相連接。
[0045]壓縮機逆變模塊421把高壓的直流電，逆變成頻率和電壓可變的交流電，用于驅動壓縮機，風機逆變模塊422把高壓的直流電，逆變成頻率和電壓可變的交流電，用于驅動風機。與第二直流母線41相連的高壓開關電源45，則把高壓的直流電變成低壓直流電，為各逆變模塊、第二控制器46和系統(tǒng)負載提供低壓的直流工作電源。其中，系統(tǒng)負載電源電壓均為36V以下符合人體安全的電壓，其控制信號由第二控制器46提供，提高整機安全性。
[0046]進一步地,光伏空調系統(tǒng)還包括匯流單元60,該匯流單元60連接在太陽能電池陣列10與變流單元50之間。用于對太陽能電池陣列10的輸出能量進行匯聚，并將匯聚后的輸出能量傳送至變流單元50。
[0047]進一步地，本實用新型實施例所提供的光伏空調系統(tǒng)中，空調機組40可以是多聯(lián)式空調機組。
[0048]本實用新型實施例還提供了一種光伏空調系統(tǒng)的控制方法，該控制方法主要是對本實用新型實施例上述內容所提供的任一種光伏空調系統(tǒng)進行控制，以下對本實用新型實施例所提供的控制方法進行具體介紹:
[0049]圖5是根據本實用新型實施例的光伏空調系統(tǒng)的控制方法的流程圖，如圖5所示，該控制方法主要包括以下步驟SI至S7:
[0050]S1:獲取光伏空調系統(tǒng)中太陽能電池陣列的輸出功率Ppv，并獲取光伏空調系統(tǒng)中空調機組的運行功率PSia。
[0051]S3:比較輸出功率Ppv與運行功率Psij^大小。
[0052]S5:在比較出輸出功率Ppv小于運行功率情況下，控制空調機組減小運行功率P Sia，并返回步驟SI，直至輸出功率Ppv等于運行功率Psia。
[0053]S7:在比較出輸出功率Ppv大于運行功率PsiaW情況下，控制太陽能電池陣列減小輸出功率Ppv，并返回步驟SI，直至輸出功率Ppv等于運行功率PSia。
[0054]通過對太陽能電池陣列的輸出功率和空調機組的運行功率進行比較，并在太陽能電池陣列的輸出功率相對較小的情況下，控制空調機組減小運行功率，在輸出功率相對較大的情況下，控制太陽能電池陣列減小輸出功率，以及每控制一次，均重新進行比較，以使輸出功率等于運行功率，實現(xiàn)了光伏空調系統(tǒng)能夠在離網(無電網或電網斷電)情況下，不需要增加蓄電池儲能，仍然可以正常運行，解決了現(xiàn)有技術中光伏空調系統(tǒng)無法離網運行的問題，達到了降低光伏空調系統(tǒng)對電網的依賴，同時還降低了光伏空調系統(tǒng)的成本，可適用于偏遠缺少電網的山區(qū)，具有更廣闊的市場前景，提高了光伏空調系統(tǒng)的適用范圍。
[0055]其中，影響空調機組運行功率Psia大小的主要器件是空調機組中的變頻壓縮機，相應地，對于輸出功率Ppv小于運行功率Psia的情況，本實用新型實施例所提供的控制方法則主要是通過控制變頻壓縮機降低頻率，控制空調機組減小運行功率PSia。在本實用新型實施例中，控制變頻壓縮機降低頻率的具體方式如圖6中示出的步驟S51至步驟S55:
[0056]S51:計算輸出功率Ppv與運行功率Psia的功率差值Λ P，AP=Ppv-Psia ；
[0057]S52:計算功率差值Λ P與運行功率P Sia的比值的絕對值
【權利要求】
1.一種光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，包括: 太陽能電池陣列(10); 變流單元(50)，連接在所述太陽能電池陣列(10)與公用電網(30)之間，并具有第一直流母線(53)、通過所述第一直流母線(53)相連接的電壓調節(jié)模塊(51)和整流逆變并網模塊(52)、以及與所述電壓調節(jié)模塊(51)和所述整流逆變并網模塊(52)均相連接的第一控制器(54)，其中，所述第一控制器(54)用于調節(jié)所述太陽能電池陣列(10)的輸出功率；以及 空調機組(40)，具有連接至所述第一直流母線(53)的第二直流母線(41)與所述第二直流母線(41)相連接的逆變模塊(42)和開關電源(45)、以及第二控制器(46)，其中，所述第二控制器(46 )用于調節(jié)所述空調機組(40 )的運行功率。
2.根據權利要求1所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓調節(jié)模塊(51)為Boost升壓模塊。
3.根據權利要求2所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述Boost升壓模塊包括功率開關器件(Q1)，其中，所述第一控制器(54)通過控制所述功率開關器件(Q1)，控制所述太陽能電池陣列(10)的輸出功率。
4.根據權利要求1所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述變流單元(50)為雙向變流單元。
5.根據權利要求4所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向變流單元包括斷電檢測模塊，其中，在所述斷電檢測模塊檢測出所述公用電網(30)斷電的情況下，所述雙向變流單元切斷與所述公用電網(30)之間的連接。
6.根據權利要求1所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調機組(40)還包括壓縮機和風機，所述逆變模塊(42)包括: 壓縮機逆變模塊(421)，輸入端與所述第二直流母線(41)相連接，輸出端與所述壓縮機相連接；以及 風機逆變模塊(422)，輸入端與所述第二直流母線(41)相連接，輸出端與所述風機相連接。
7.根據權利要求1所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏空調系統(tǒng)還包括: 匯流單元(60)，連接在所述太陽能電池陣列(10)與所述變流單元(50)之間。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調機組(40)為多聯(lián)式空調機組。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的光伏空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調機組(40)還包括負載(47)，所述開關電源(45)為所述第二控制器(46)、所述逆變模塊(42)和所述負載(47)提供直流電。
【文檔編號】H02J3/38GK203586455SQ201320818220
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】陳洪濤, 李輝, 孫豐濤, 程良意, 尉崇剛 申請人:珠海格力電器股份有限公司