專利名稱：戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種新能源，取之不盡，用之不竭，同時由于太陽能是一種潔凈的能源，在開發(fā)利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡，絕對不會造成污染和公害，因此在高倡環(huán)保的今天，廣為被人們所青睞。太陽能發(fā)電是一種常見的太陽能利用方式，現(xiàn)行的太陽能發(fā)電都采用大規(guī)模的發(fā)電站進行太陽能發(fā)電，大規(guī)模的太陽能發(fā)電站由于其規(guī)模大、成本高、占地面積大，只適用于公共用電發(fā)電，而不適用于普通家庭使用。而對于普通家庭來說，電費開支也成為其中不可省略的部分，對于部分家庭而言，更是成為了沉重的負(fù)擔(dān)。特別是某些地廣人稀的地方，由于公共資源還欠發(fā)達，很多地方都沒有公共電力設(shè)施進行供電，因此根本無法使用電視、洗衣機、冰箱、電飯煲等現(xiàn)代流行、方 便的家用電器，極大地限制了人們生活質(zhì)量的提高。因此，尋找可以替代的可再生能源，減少常規(guī)能源的消耗，成為了人們一直渴望解決而尚未得到有效解決的難題。針對上述不足，急需一種家用電器的供電系統(tǒng)，使其成本低廉，并且便于攜帶、易搬運，以解決上述人們的生活難題。目前太陽能光伏發(fā)電所遇到的關(guān)鍵問題是如何高效的采集和利用太陽能，光伏電池產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變而成的交流電與電網(wǎng)電壓的相位不同，如何進行調(diào)節(jié)，并且逆變后的交流電如何消除高次諧波，以免帶給電網(wǎng)污染，以上問題使得兩種交流電源很難疊加使用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具有穩(wěn)定性高，安裝方便，操作簡單，便于拆卸移動的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能電池組件、充放電控制器、蓄電池組、逆變器、配電箱和組裝式支架，其特征是太陽能電池組件由組裝式支架安裝在用戶室外或屋頂空曠無遮擋處，在組裝式支架頂端設(shè)置有避雷針，避雷針連接地線；太陽能電池組件連接充放電控制器，充放電控制器、與充放電控制器連接的蓄電池組和與充放電控制器連接的逆變器置于配電箱內(nèi)放置在用戶室內(nèi)，逆變器連接交流負(fù)載，充放電控制器連接直流負(fù)載。組裝式支架上固定有太陽能跟蹤器，其保持與水平面垂直，太陽能跟蹤器連接減速電機，減速電機連接設(shè)置在組裝式支架上的水平驅(qū)動器。所述的充放電控制器連接交直流控制器，交直流控制器中包含自補償控制電路和單片機，交直流控制器的輸入端接太陽能電池組，輸出端接充放電控制器。本實用新型主要解決了以下技術(shù)難題I、本實用新型的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)有跟蹤傳動裝置以驅(qū)動電機和減速齒輪組成的減速電機為傳動核心，由太陽能跟蹤器控制方位轉(zhuǎn)角，補償電池模塊和太陽光線的偏離角度，自東向西跟蹤太陽運動，以追求最大光輻射正射面積，盡可能多的接受太陽能量，并在夜間自動歸位。太陽總?cè)照樟颗c緯度略有關(guān)系，隨緯度的增加而減小，跟蹤比不跟蹤得到的日照量將增加30%以上，所以本系統(tǒng)選擇東西跟蹤，以提高太陽能電池組的發(fā)電能力。太陽能電池板與光源跟蹤傳感器固定在組裝式支架上，保持與水平面垂直，并設(shè)有避雷措施保護整個系統(tǒng)。根據(jù)各種氣候條件，以太陽能跟蹤器為控制核心調(diào)整工作狀態(tài)，根據(jù)光照強度使用東西自跟蹤技術(shù)，以節(jié)約晶硅用量，降低發(fā)電成本。2、本實用新型的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)通過交直流控制器自動切換供電電源，并在光照強度不足時開啟交流輸入，以補償蓄電池組的充電閥值，延長有效日照時間，最大限度地利用太陽能提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。系統(tǒng)采用多個電性能一致的光電池組成模塊，以MCU為控制核心，通過可靠的光敏傳感系統(tǒng)，利用內(nèi)建的自尋優(yōu)規(guī)則，東西自跟蹤太陽運動并自動切換交流、直流逆變供電；在達不到有效光照時交直流自動線性疊加，充分利用太陽能，給蓄電池組充電。為得到高品質(zhì)輸出電源，利用單片機的多路PWM發(fā)生器，實現(xiàn)逆變準(zhǔn)正弦波輸出。系統(tǒng)采用雙輸入交、直流疊加技術(shù)，以克服常規(guī)光伏轉(zhuǎn)換直流與電網(wǎng)交流疊加的相位調(diào)整及高次諧波消除的難題，在太陽能與電能相互補充、結(jié)合利用中一直存在著以下問題 光伏電池產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變而成的交流電與電網(wǎng)電壓的相位不同，如何進行調(diào)節(jié)，并且逆變后的交流電如何消除高次諧波，以免帶給電網(wǎng)污染，以上問題使得兩種交流電源很難疊加使用，為此，在系統(tǒng)中將電網(wǎng)交流電先經(jīng)整流濾波轉(zhuǎn)換成直流電，補償光電池組的低壓直流電，疊加后給蓄電池進行充電，并在蓄電池放電階段，當(dāng)電壓下降至過放電壓時，單片機自動切斷輸出，逆變器停止工作，電網(wǎng)電壓開始供電，由單片機的軟件和硬件的互鎖功能來保證以上供電的唯一性，以有效解決太陽能、電能的互補難題。系統(tǒng)的逆變部分采用閉環(huán)調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制PWM電路，系統(tǒng)采用自適應(yīng)控制解決由于負(fù)載數(shù)學(xué)模型未知而產(chǎn)生波形畸變的問題，由MCU產(chǎn)生PWM控制信號，設(shè)定上、下橋臂之間的死區(qū)時間，實時檢測交流輸出電壓，以實現(xiàn)準(zhǔn)正弦波。逆變電源的功率器件選擇M0SFET，以具有較低的通態(tài)壓降和較高的開關(guān)頻率。并且由于系統(tǒng)的隔離作用，使得輸出的準(zhǔn)正弦波完全與電網(wǎng)隔離，避免高次諧波對電網(wǎng)的影響。本實用新型的有益效果是本實用新型可以解決家庭常規(guī)用電需求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用更精確，具有穩(wěn)定性高，安裝方便，操作簡單，便于拆卸移動等優(yōu)點，特別適用于遠離電網(wǎng)的區(qū)域或限電地區(qū)或者分散居住的鄉(xiāng)村的日常供電。該系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比大大延長了有效光照時間和電池組的壽命，在光照正常的條件下，常規(guī)充電裝置為了克服充電閥值，有效采光時間只有3-4小時，而使用本裝置可以8小時采光充電，并且嚴(yán)格限制電池的放電深度< 80%，達到了最大限度地利用太陽能量的目的。本實用新型設(shè)有避雷措施保護整個系統(tǒng)。系統(tǒng)采用東西自跟蹤太陽運動并自動切換交流、直流逆變供電；在達不到有效光照時交直流自動線性疊加，充分利用太陽能，給蓄電池組充電。為得到高品質(zhì)輸出電源，利用單片機的多路PWM發(fā)生器，實現(xiàn)逆變準(zhǔn)正弦波輸出。系統(tǒng)采用雙輸入交、直流疊加技術(shù)，以克服常規(guī)光伏轉(zhuǎn)換直流與電網(wǎng)交流疊加的相位調(diào)整及高次諧波消除的難題。
以下結(jié)合附圖
對本實用新型作進一步的說明。附圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]附圖2為本實用新型的自動跟蹤系統(tǒng)原理圖；附圖3為本實用新型的交流直流控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖中，I太陽能電池組件，2控制器，3蓄電池組，4逆變器，5配電箱，6支架，7避雷針，8接地線，9太陽能跟蹤器，10減速電機，11水平驅(qū)動器，12交直流控制器。
具體實施方式
附圖為本實用新型的一種具體實施例。該實施例為一種戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能電池組件I、充放電控制器2、蓄電池組3、逆變器4、配電箱5和組裝式支架6，其特征是太陽能電池組件I由組裝式支架6安裝在用戶室外或屋頂空曠無遮擋處，在組裝式支架6頂端設(shè)置有避雷針7，避雷針7連接地線8 ;太陽能電池組件I連接充放電控制器2，充放電控制器2、與充放電控制器2連接的蓄電池組3和與充放電控制器2連接的逆變器4置于配電箱5內(nèi)放置在用戶室內(nèi)，逆變器4連接交流負(fù)載，充放電控制器2連接直流負(fù)載。組裝式支架6上固定有太陽能跟蹤器9，其保持與水平面垂直，太陽能跟蹤器9連接減速·電機10，減速電機10連接設(shè)置在組裝式支架6上的水平驅(qū)動器11。所述的充放電控制器2連接交直流控制器12，交直流控制器12中包含自補償控制電路和單片機，交直流控制器12的輸入端接太陽能電池組I，輸出端接充放電控制器2。本實用新型支架上設(shè)有避雷針7可有效保護整個系統(tǒng)。在支架上固定有太陽能跟蹤器9，由太陽能跟蹤器9控制減速電機10，驅(qū)動水平驅(qū)動器11控制支架6的方位轉(zhuǎn)角。該跟蹤傳動裝置以減速電機10為傳動核心，由太陽能跟蹤器9控制方位轉(zhuǎn)角，補償電池模塊和太陽光線的偏離角度，自東向西跟蹤太陽運動，以追求最大光輻射正射面積，盡可能多的接受太陽能量，并在夜間自動歸位，根據(jù)各種氣候條件，以太陽能跟蹤器9為控制核心調(diào)整工作狀態(tài)，根據(jù)光照強度使用東西自跟蹤技術(shù)，以節(jié)約晶硅用量，降低發(fā)電成本。本實用新型的通過交直流控制器12自動切換供電電源，并在光照強度不足時開啟交流輸入，以補償蓄電池組3的充電閥值，延長有效日照時間，最大限度地利用太陽能提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。系統(tǒng)采用多個電性能一致的光電池組成模塊，以MCU為控制核心，通過可靠的光敏傳感系統(tǒng)，利用內(nèi)建的自尋優(yōu)規(guī)則，東西自跟蹤太陽運動并自動切換交流、直流逆變供電；在達不到有效光照時交直流自動線性疊加，充分利用太陽能，給蓄電池組3充電。為得到高品質(zhì)輸出電源，利用單片機的多路PWM發(fā)生器，實現(xiàn)逆變準(zhǔn)正弦波輸出。系統(tǒng)采用雙輸入交、直流疊加技術(shù)，以克服常規(guī)光伏轉(zhuǎn)換直流與電網(wǎng)交流疊加的相位調(diào)整及高次諧波消除的難題，在系統(tǒng)中將電網(wǎng)交流電先經(jīng)整流濾波轉(zhuǎn)換成直流電，補償光電池組的低壓直流電，疊加后給蓄電池組3進行充電，并在蓄電池組3放電階段，當(dāng)電壓下降至過放電壓時，單片機自動切斷輸出，逆變器4停止工作，電網(wǎng)電壓開始供電，由單片機的軟件和硬件的互鎖功能來保證以上供電的唯一性，以有效解決太陽能、電能的互補難題。系統(tǒng)的逆變部分采用閉環(huán)調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制PWM電路，系統(tǒng)采用自適應(yīng)控制解決由于負(fù)載數(shù)學(xué)模型未知而產(chǎn)生波形畸變的問題，由MCU產(chǎn)生PWM控制信號，設(shè)定上、下橋臂之間的死區(qū)時間，實時檢測交流輸出電壓，以實現(xiàn)準(zhǔn)正弦波。逆變電源的功率器件選擇M0SFET，以具有較低的通態(tài)壓降和較高的開關(guān)頻率。并且由于系統(tǒng)的隔離作用，使得輸出的準(zhǔn)正弦波完全與電網(wǎng)隔離，避免高次諧波對電網(wǎng)的影響。
權(quán)利要求1.一種戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能電池組件(I)、充放電控制器(2)、蓄電池組(3)、逆變器(4)、配電箱(5)和組裝式支架(6)，其特征是太陽能電池組件(I)由組裝式支架(6)安裝在用戶室外或屋頂空曠無遮擋處，在組裝式支架(6)頂端設(shè)置有避雷針(7)，避雷針(7 )連接地線(8 );太陽能電池組件(I)連接充放電控制器(2 )，充放電控制器(2 )、與充放電控制器(2)連接的蓄電池組(3)和與充放電控制器(2)連接的逆變器(4)置于配電箱(5)內(nèi)放置在用戶室內(nèi)，逆變器(4)連接交流負(fù)載，充放電控制器(2)連接直流負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)其特征是組裝式支架(6)上固定有太陽能跟蹤器(9)，其保持與水平面垂直，太陽能跟蹤器(9)連接減速電機(10)，減速電機(10)連接設(shè)置在組裝式支架(6 )上的水平驅(qū)動器(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述的充放電控制器(2)連接交直流控制器(12)，交直流控制器(12)中包含自補償控制電路和單片機，交直流控制器(12)的輸入端接太陽能電池組(I)，輸出端接充放電控制器(2)。
專利摘要本實用新型公開了一種戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比大大延長了有效光照時間和電池組的壽命，達到了最大限度地利用太陽能量的目的。本實用新型設(shè)有避雷措施保護整個系統(tǒng)，還采用東西自跟蹤太陽運動并自動切換交流、直流逆變供電；在達不到有效光照時交直流自動線性疊加，充分利用太陽能，給蓄電池組充電。系統(tǒng)采用雙輸入交、直流疊加技術(shù)，以克服常規(guī)光伏轉(zhuǎn)換直流與電網(wǎng)交流疊加的相位調(diào)整及高次諧波消除的難題。本實用新型可以解決家庭常規(guī)用電需求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用更精確，具有穩(wěn)定性高，安裝方便，操作簡單，便于拆卸移動等優(yōu)點，特別適用于遠離電網(wǎng)的區(qū)域或限電地區(qū)或者分散居住的鄉(xiāng)村的日常供電。
文檔編號H02N6/00GK202696213SQ201220333390
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者王萍, 王路靜, 穆秀云, 王金木, 謝美琪, 王建強, 謝振興 申請人:山東潔陽新能源有限公司