一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場附近配置的，功率較小的利用光伏發(fā)電板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。由于國家對于公共電網(wǎng)中傳輸?shù)碾?，在功率、電壓大小、波形等方面都有一定的要求，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電不能不經(jīng)任何處理直接并入電網(wǎng)。而分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)就是將分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電并入公共電網(wǎng)的一種設(shè)備。
[0003]目前市場上使用的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，主要都通過并網(wǎng)逆變器，利用半導(dǎo)體器件，通過升壓回路把直流電壓升壓到并網(wǎng)所需要的直流電壓；通過晶體管開關(guān)等元件把升壓后的直流電壓轉(zhuǎn)換成并網(wǎng)所需頻率的交流電壓；再通過高頻脈寬調(diào)制，使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹，正弦波中央的電壓寬度變寬，并形成一個脈沖波列(擬正弦波)；然后讓脈沖波通過簡單的濾波器形成滿足并網(wǎng)需求的正弦波。
[0004]目前的這種并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，系統(tǒng)逆變器一旦損壞的話，非專業(yè)人士完全無法維修。而且這種半導(dǎo)體器件的逆變器價格較高，需要專業(yè)人士的維修也導(dǎo)致較高的后期維護費用。此外，這種通過半導(dǎo)體元器件轉(zhuǎn)換出來的實際上也并非是完全嚴(yán)格意義上的具有光滑波形的正弦波，而只是近似于光滑的模擬正弦波，這種波形對于一般的家用電器并不會有什么影響，但是對于一些精密的儀器就可能會存在由于波形的不光滑而導(dǎo)致儀器精度不夠的問題，影響了用電設(shè)備的使用。此外，一旦光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出電的功率高于并網(wǎng)逆變器，就會導(dǎo)致逆變器停止工作，并網(wǎng)過程停止，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致逆變器損毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種能夠產(chǎn)生真正光滑的正弦波的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)機械系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)出的交流電不會影響用電設(shè)備使用，發(fā)電功率高時也不會影響發(fā)電并網(wǎng)過程，一旦并網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，非專業(yè)人士也可以進行維修，減少了前提投入和后期維護的成本，提高了波形的光滑度。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括至少I塊光伏發(fā)電板、至少I臺直流電動機、至少I個傳動小齒輪、至少I個傳動大齒輪及至少I臺交流發(fā)電機，
[0007]所述光伏發(fā)電板通過導(dǎo)線與所述直流電動機相連接，所述傳動小齒輪固定在所述直流電動機軸上，所述傳動大齒輪固定在所述交流發(fā)電機機軸上，所述傳動小齒輪與所述傳動大齒輪相嗤合。
[0008]進一步的，多塊光伏發(fā)電板經(jīng)過串并聯(lián)后與所述直流電動機相連接。
[0009]進一步的，所述傳動大齒輪與多個由光伏發(fā)電板、直流電動機和傳動小齒輪組成的子系統(tǒng)中的傳動小齒輪相嗤合。
[0010]進一步的，所述的交流發(fā)電機的軸上固定多個用于嚙合傳動小齒輪的傳動大齒輪。
[0011]進一步的，所述傳動小齒輪通過鍵連接固定在所述直流電動機軸上。
[0012]進一步的，所述傳動大齒輪通過鍵連接固定在所述交流發(fā)電機機軸上。
[0013]進一步的，所述的交流發(fā)電機采用單側(cè)輸入或者雙側(cè)輸入模式。
[0014]一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)方法，包括以下步驟:
[0015]將光伏發(fā)電板通過導(dǎo)線與直流電動機相連接；
[0016]將傳動小齒輪固定在所述直流電動機軸上；
[0017]將所述傳動小齒輪與傳動大齒輪相嗤合；
[0018]將所述傳動大齒輪固定在交流發(fā)電機機軸上。
[0019]進一步的，將多個傳動大齒輪固定在交流發(fā)電機機軸上，所述的多個傳動大齒輪分別嗤合由光伏發(fā)電板、直流電動機和傳動小齒輪組成的子系統(tǒng)中的傳動小齒輪。
[0020]本發(fā)明的并網(wǎng)系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生滿足并網(wǎng)需求并且波形真正光滑的正弦波交流電。發(fā)出的交流電不會影響用電設(shè)備使用，發(fā)電功率高時也不會影響發(fā)電并網(wǎng)過程，一旦并網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，非專業(yè)人士也可以進行維修。同以往使用的并網(wǎng)系統(tǒng)相比，本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)在可靠性和使用效果上均有較大的提高，并且結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)組成的俯視示意圖。
[0022]其中，I——光伏發(fā)電板，2——直流電動機，3——傳動小齒輪，4——傳動大齒輪，5 交流發(fā)電機。
[0023]圖2是本發(fā)明實施例中齒輪嚙合傳動示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0025]如圖1所示。首先，光伏發(fā)電板I發(fā)出的電經(jīng)過導(dǎo)線傳遞給直流電動機2，驅(qū)動直流電動機2的電動機軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動與電動機軸相固結(jié)的傳動小齒輪3旋轉(zhuǎn)，傳動小齒輪3通過齒輪嚙合驅(qū)動傳動大齒輪4旋轉(zhuǎn)，傳動大齒輪4帶動與其相固結(jié)的交流發(fā)電機軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動交流發(fā)電機5發(fā)出正弦交流電。
[0026]需要進行說明的是，光伏發(fā)電板I在附圖中僅表示為一塊發(fā)電板，但實際上它可能是由多塊光伏發(fā)電板經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)連接在一起的。光伏發(fā)電板I的串并聯(lián)是根據(jù)應(yīng)用中的實際需求進行確定的，而這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
[0027]需要進行說明的是，直流電動機2需要根據(jù)光伏發(fā)電板I的實際情況選擇合適的直流電動機。
[0028]需要進行說明的是，一個傳動大齒輪4上可以嚙合不止一個傳動小齒輪3，根據(jù)實際需要，一個傳動大齒輪4可以嗤合多個傳動小齒輪3。
[0029]需要進行說明的是，交流發(fā)電機5的軸上可以固定不止一個傳動大齒輪4，根據(jù)實際需要，一個交流發(fā)電機5的軸上可以固定多個傳動大齒輪4，其中每一個傳動大齒輪4均可嗤合多個傳動小齒輪3。
[0030]需要進行說明的是，交流發(fā)電機5可以根據(jù)實際需要，選擇單側(cè)輸入或者雙側(cè)輸入模式，其目的在于滿足不同的功率要求。
[0031]需要進行說明的是，交流發(fā)電機5需要根據(jù)實際需要選擇適合的型號，但其輸出的交流電應(yīng)當(dāng)符合我國公共電網(wǎng)的交流電相應(yīng)特征。
[0032]為研究本發(fā)明的轉(zhuǎn)換效率，以20kW交流發(fā)電機為例。20kW交流發(fā)電機的發(fā)電效率最高可以達到96% -99%以上，20kW直流電動機的效率最高可以達到96%以上，而平行軸齒輪的傳動效率最高可以達到99.5%。綜上，以最高轉(zhuǎn)換效率作為計算參數(shù)，本發(fā)明的并網(wǎng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率可以達到94.5%以上。
[0033]現(xiàn)有的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中使用的市售的高質(zhì)量并網(wǎng)逆變器的理論轉(zhuǎn)換效率為94%，與本發(fā)明所設(shè)計的并網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率基本相一致。
[0034]如果將光伏發(fā)電板的發(fā)電效率以25%計的話，所設(shè)計的整套系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為交流電的效率可以達到23.6%。
[0035]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括至少I塊光伏發(fā)電板、至少I臺直流電動機、至少I個傳動小齒輪、至少I個傳動大齒輪及至少I臺交流發(fā)電機， 所述光伏發(fā)電板通過導(dǎo)線與所述直流電動機相連接，所述傳動小齒輪固定在所述直流電動機軸上，所述傳動大齒輪固定在所述交流發(fā)電機機軸上，所述傳動小齒輪與所述傳動大齒輪相嚙合。2.如權(quán)利要求1所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，多塊光伏發(fā)電板經(jīng)過串并聯(lián)后與所述直流電動機相連接。3.如權(quán)利要求1所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動大齒輪與多個由光伏發(fā)電板、直流電動機和傳動小齒輪組成的子系統(tǒng)中的傳動小齒輪相嗤合。4.如權(quán)利要求1所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的交流發(fā)電機的軸上固定多個用于嚙合傳動小齒輪的傳動大齒輪。5.如權(quán)利要求1所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動小齒輪通過鍵連接固定在所述直流電動機軸上。6.如權(quán)利要求1所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動大齒輪通過鍵連接固定在所述交流發(fā)電機機軸上。7.如權(quán)利要求1所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的交流發(fā)電機采用單側(cè)輸入或者雙側(cè)輸入模式。8.一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟: 將光伏發(fā)電板通過導(dǎo)線與直流電動機相連接； 將傳動小齒輪固定在所述直流電動機軸上； 將所述傳動小齒輪與傳動大齒輪相嚙合； 將所述傳動大齒輪固定在交流發(fā)電機機軸上。9.如權(quán)利要求8所述的機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)方法，其特征在于， 將多個傳動大齒輪固定在交流發(fā)電機機軸上，所述的多個傳動大齒輪分別嚙合由光伏發(fā)電板、直流電動機和傳動小齒輪組成的子系統(tǒng)中的傳動小齒輪。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械式分布光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括至少1塊光伏發(fā)電板、至少1臺直流電動機、至少1個傳動小齒輪、至少1個傳動大齒輪及至少1臺交流發(fā)電機，所述光伏發(fā)電板通過導(dǎo)線與所述直流電動機相連接，所述傳動小齒輪固定在所述直流電動機軸上，所述傳動大齒輪固定在所述交流發(fā)電機機軸上，所述傳動小齒輪與所述傳動大齒輪相嚙合。多塊光伏發(fā)電板經(jīng)過串并聯(lián)后與所述直流電動機相連接。所述傳動大齒輪與多個由光伏發(fā)電板、直流電動機和傳動小齒輪組成的子系統(tǒng)中的傳動小齒輪相嚙合。
【IPC分類】H02K7/18, H02K7/116
【公開號】CN105162283
【申請?zhí)枴緾N201510649215
【發(fā)明人】陳泳, 蔣宇歡, 黃健, 馬威
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月9日