智能光伏離網逆變器系統及其用電控制方法
2023-10-07 01:46:34 1
智能光伏離網逆變器系統及其用電控制方法
【專利摘要】本發明涉及光伏逆變器【技術領域】，具體公開了一種智能光伏離網逆變器系統及其用電控制方法，智能光伏離網逆變器系統包括逆變器、整流器、太陽能控制器以及蓄電池，所述整流器輸入端交流電源連接，輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆變器輸出端與所述負載連接，所述太陽能控制器輸入端與太陽能電池板連接，輸出端與蓄電池以及逆變器連接；控制方法為通過用戶的需求在錯峰用電模式、AC充電關模式以及通常模式之間轉換，在市電異常時還可保證用戶不斷電。本發明具有保證不斷電，電能高效率使用，減少用戶用電成本，使用方便的優點。
【專利說明】智能光伏離網逆變器系統及其用電控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光伏逆變器【技術領域】，尤其涉及一種智能光伏離網逆變器系統及其用 電控制方法。
【背景技術】
[0002] 現大多數光伏離網逆變器沒有太多的智能的控制，都是當成一種不間斷電源的方 式來做，沒有站在用戶的立場上來考慮用戶的經濟性和實用性。並且很多國家在不同的時 間段，用電收費的標準也不同，用電高峰期電費高，用戶承擔的成本增大。目前的光伏離網 逆變器只能作為保證電源的不間斷供電，但不能根據用戶需求切換不同的用電模式，減少 其用電成本。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的問題是提供一種智能光伏離網逆變器系統，其可在不同時間段根 據用戶需求以不同的模式運行，保證不斷電，電能高效率使用，減少用戶用電成本，使用方 便。
[0004] 本發明還提供一種用電控制方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明所採用的技術方案為： 一種智能光伏離網逆變器系統，其包括逆變器、整流器、太陽能控制器以及蓄電池，所 述整流器輸入端交流電源連接，輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆變器輸出端與 所述負載連接，所述太陽能控制器輸入端與太陽能電池板連接，輸出端與蓄電池以及逆變 器連接。
[0006] 對上述技術方案的進一步改進為，所述逆變器的輸出端連接一變壓器，所述變壓 器的一端連接靜態轉換開關，所述靜態轉換開關的一端連接負載，另一端連接網絡智能切 換器。
[0007] 對上述技術方案的進一步改進為，所述太陽能控制器的輸出端連接第一電流互感 器，第一電流互感器連接逆變器的輸入端。
[0008] 對上述技術方案的進一步改進為，所述蓄電池的輸出端連接直流軟起模塊，直流 軟起模塊的輸出端連接第二電流互感器，第二電流互感器連接所述逆變器的輸入端。
[0009] 對上述技術方案的進一步改進為，所述整流器的輸出端與所述逆變器的輸入端各 並聯一電容器。
[0010] 一種智能光伏離網逆變器系統的用電控制方法，其包括：錯峰用電模式：採集太 陽能控制器以及整流器輸出的電壓，當太陽能控制器的輸出電壓高於整流器的輸出電壓 時，智能光伏離網逆變器系統控制由太陽能電池板和蓄電池一起給負載供電；同時採集蓄 電池的輸出電壓，當採集到蓄電池出現低壓時，開啟整流器，由太陽能電池板和整流器一起 給負載供電；AC充電關模式：當蓄電池低壓時，智能光伏離網逆變器系統控制由太陽能電 池板和整流器一起給負載供電，整流器不給電池充電；通常模式：由太陽能電池板和整流 器一起給負載供電，同時一起給電池充電；市電異常模式：太陽能電池板與蓄電池一起給 負載供電；市電和太陽能都異常模式：蓄電池通過逆變器給負載供電。
[0011] 優選地，所述錯峰用電模式下，儘量不用電網的能量，即當太陽能控制器的輸出功 率大於負載所需功率時，太陽能電池板優先給逆變器供電滿足負載，多餘的功率給蓄電池 充電，整流器處於備用狀態；當太陽能控制器的輸出功率小於負載所需功率時，太陽能電池 板優先給逆變器供電滿足負載，不夠的由蓄電池補充，整流器處於備用狀態。
[0012] 優選地，所述AC充電關模式下，整流器不給蓄電池充電，即當太陽能控制器的輸 出功率大於負載所需功率時，太陽能電池板優先給逆變器供電滿足負載，多餘的功率給蓄 電池充電，整流器處於備用狀態；當太陽能控制器的輸出功率小於負載所需功率時，太陽能 電池板優先給逆變器供電滿足負載，不夠的由整流器補充，通過第二電流互感器控制整流 器的輸出電流，整流器只補充不夠的能量，不給電池充電。
[0013] 優選地，所述通常模式下，優先保證蓄電池儲能，即當太陽能控制器的輸出功率大 於負載所需功率時，太陽能電池板優先給逆變器供電滿足負載，多餘的功率給蓄電池充電， 整流器處於備用狀態；當太陽能控制器的輸出功率小於負載所需功率時，太陽能電池板和 整流器一起給負載供電並給蓄電池充電。
[0014] 本發明所述的智能光伏離網逆變器系統及其用電控制方法，其有益效果為： 設計了一套智能的光伏離網逆變器系統，在不同的用電時間段處於不同的運行模式並 自動切換，在高峰用電時段儘量不使用電網的能量，大大降低了用戶的用電成本；同時高效 地使用太陽能電池板的能量，減少了能源的浪費，達到了節約能源的目的。在市電異常時， 可保證用戶不斷電，滿足了用戶的用電需求，保證生產連續進行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統的系統拓撲圖； 圖2是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統的電路原理框圖； 圖3是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統用電控制方法的流程圖； 圖4是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統用電控制方法中錯峰用電模式、AC充電 關模式以及通常模式的電量流向示意圖之一； 圖5是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統用電控制方法中錯峰用電模式的電量 流向示意圖之二； 圖6是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統用電控制方法中AC充電關模式的電量 流向示意圖之二； 圖7是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統用電控制方法中通常模式的電量流向 不意圖之-； 圖8是本發明實施例智能光伏離網逆變器系統用電控制方法中市電和太陽能都異常 模式的電量流向示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一 步地詳細描述。
[0017] 實施例： 請參照圖1、2,本發明所述的智能光伏離網逆變器系統，其包括逆變器、整流器、太陽能 控制器MPPT以及蓄電池BAT，還包括靜態轉換開關STS、變壓器TRANS以及網絡智能切換器 BYPASS (BYP)，其中，靜態轉換開關STS包括可切換使用的STS1和STS2。
[0018] 整流器輸入端與交流電源（電網）連接，整流器輸出端與逆變器的輸入端連接，整 流器的輸出端並聯電容器C1，逆變器的輸入端並聯一電容器C2,逆變器的輸出端連接變壓 器TRANS，變壓器TRANS的輸出端並聯一電容器C3後與靜態轉換開關STS2連接，靜態轉換 開關STS2與負載LOAD連接，靜態轉換開關STS1與網絡智能切換器BYP連接。
[0019] 太陽能控制器MPPT輸入端與太陽能電池板連接，太陽能控制器MPPT輸出端連接 第一電流互感器CT1，第一電流互感器CT1輸出端連接逆變器的輸入端以及蓄電池。蓄電池 的輸出端連接直流軟起模塊的輸入端，直流軟起模塊的輸出端連接第二電流互感器CT2的 輸入端，第二電流互感器CT2的輸出端於逆變器的輸入端連接。因整流器、逆變器以及變壓 器的電學符號為公知，因此在圖中用電學符號表示。
[0020] 參照圖3,使用上述智能光伏離網逆變器系統的用電控制方法為： 用戶可以在不同時間段設置為以下各個模式，根據設定的運行時間自動在各個模式之 間轉換。
[0021] 錯峰用電模式：採集太陽能控制器MPPT以及整流器輸出的電壓，當太陽能控制器 MPPT的輸出電壓高於整流器的輸出電壓時，智能光伏離網逆變器系統控制由太陽能電池板 PV和蓄電池BAT -起給負載LOAD供電；同時採集蓄電池BAT的輸出電壓，當採集到蓄電池 BAT出現低壓時，開啟整流器，由太陽能電池板PV和整流器一起給負載LOAD供電。
[0022] AC充電關模式：當蓄電池BAT低壓時，智能光伏離網逆變器系統控制由太陽能電 池板PV和整流器一起給負載LOAD供電，整流器不給蓄電池BAT充電。
[0023] 通常模式：由太陽能電池板PV和整流器一起給負載LOAD供電，同時一起給蓄電池 BAT充電。
[0024] 市電異常模式：太陽能電池板PV與蓄電池BAT -起給負載供電。
[0025] 市電和太陽能都異常模式：蓄電池BAT通過逆變器給負載LOAD供電。
[0026] 具體是：在錯峰用電模式下，達到儘量不用電網的能量的效果。參照圖4,即當太 陽能控制器MPPT的輸出功率大於負載LOAD所需功率時，太陽能電池板PV優先給逆變器供 電滿足負載LOAD，多餘的功率給蓄電池BAT充電，整流器處於備用狀態。此時太陽能電池板 PV功率=負載功率+蓄電池充電功率。參照圖5,當太陽能控制器MPPT的輸出功率小於負 載LOAD所需功率時，太陽能電池板PV優先給逆變器供電滿足負載LOAD，不夠的由蓄電池 BAT補充，整流器處於備用狀態。此時太陽能電池板PV功率+蓄電池放電功率=負載功率。
[0027] 在AC充電關模式下，整流器不給蓄電池BAT充電。參照圖4,即當太陽能控制器 MPPT的輸出功率大於負載LOAD所需功率時，太陽能電池板PV優先給逆變器供電滿足負載 LOAD，多餘的功率給蓄電池BAT充電，整流器處於備用狀態；此時太陽能電池板PV功率=負 載功率+蓄電池充電功率。參照圖6,當太陽能控制器MPPT的輸出功率小於負載LOAD所 需功率時，太陽能電池板PV優先給逆變器供電滿足負載LOAD，不夠的由整流器補充，通過 第二電流互感器CT2控制整流器的輸出電流，整流器只補充不夠的能量，不給蓄電池BAT充 電。此時太陽能電池板PV功率+整流器輸出功率=負載功率 通常模式下，優先保證蓄電池BAT儲能。參照圖4,即當太陽能控制器MPPT的輸出功率 大於負載LOAD所需功率時，太陽能電池板PV優先給逆變器供電滿足負載LOAD，多餘的功率 給蓄電池BAT充電，整流器處於備用狀態；此時太陽能電池板PV功率=負載功率+蓄電池 充電功率。參照圖7,當太陽能控制器MPPT的輸出功率小於負載LOAD所需功率時，太陽能 電池板PV和整流器一起給負載供電並給蓄電池BAT充電，此時太陽能電池板PV功率+整 流器輸出功率=負載功率+蓄電池放電功率。
[0028] 市電異常模式：太陽能電池板PV與蓄電池BAT -起給負載LOAD供電。參照圖5， 即太陽能的能量小於負載LOAD時，太陽能電池板PV和蓄電池BAT -起給負載LOAD供電， 此時太陽能電池板PV功率+蓄電池放電功率=負載功率。
[0029] 市電和太陽能都異常模式：參照圖8,蓄電池BAT通過逆變器給負載LOAD供電，此 時蓄電池放電功率=負載功率。
[0030] 通過以上方式，用戶在不同時間段設置不同的模式，即可減少用電成本，提高用電 效率。
[0031] 當整個系統處於光伏UPS模式時，用電控制方法同上，即包括錯峰用電模式、AC充 電關模式、通常模式、市電異常模式以及市電和太陽能都異常模式。
[0032] 以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員 來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為 本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種智能光伏離網逆變器系統，其特徵在於：包括逆變器、整流器、太陽能控制器以 及蓄電池，所述整流器輸入端與交流電源連接，輸出端與所述逆變器的輸入端連接，所述逆 變器輸出端與所述負載連接，所述太陽能控制器輸入端與太陽能電池板連接，輸出端與蓄 電池以及逆變器連接。
2. 根據權利要求1所述智能光伏離網逆變器系統，其特徵在於：所述逆變器的輸出端 連接一變壓器，所述變壓器的一端連接靜態轉換開關，所述靜態轉換開關的一端連接負載， 另一端連接網絡智能切換器。
3. 根據權利要求1所述智能光伏離網逆變器系統，其特徵在於：所述太陽能控制器的 輸出端連接第一電流互感器，第一電流互感器連接逆變器的輸入端。
4. 根據權利要求1所述智能光伏離網逆變器系統，其特徵在於：所述蓄電池的輸出端 連接直流軟起模塊，直流軟起模塊的輸出端連接第二電流互感器，第二電流互感器連接所 述逆變器的輸入端。
5. 根據權利要求1所述智能光伏離網逆變器系統，其特徵在於：所述整流器的輸出端 與所述逆變器的輸入端各並聯一電容器。
6. -種智能光伏離網逆變器系統的用電控制方法，其特徵在於： 錯峰用電模式：採集太陽能控制器以及整流器輸出的電壓，當太陽能控制器的輸出電 壓高於整流器的輸出電壓時，智能光伏離網逆變器系統控制由太陽能電池板和蓄電池一起 給負載供電；同時採集蓄電池的輸出電壓，當採集到蓄電池出現低壓時，開啟整流器，由太 陽能電池板和整流器一起給負載供電； AC充電關模式：當蓄電池低壓時，智能光伏離網逆變器系統控制由太陽能電池板和 整流器一起給負載供電，整流器不給電池充電； 通常模式：由太陽能電池板和整流器一起給負載供電，同時一起給電池充電； 市電異常模式：太陽能電池板與蓄電池一起給負載供電； 市電和太陽能都異常模式：蓄電池通過逆變器給負載供電。
7. 根據權利要求6所述智能光伏離網逆變器系統用電控制方法，其特徵在於：所述錯 峰用電模式下，儘量不用電網的能量，即當太陽能控制器的輸出功率大於負載所需功率時， 太陽能電池板優先給逆變器供電滿足負載，多餘的功率給蓄電池充電，整流器處於備用狀 態；當太陽能控制器的輸出功率小於負載所需功率時，太陽能電池板優先給逆變器供電滿 足負載，不夠的由蓄電池補充，整流器處於備用狀態。
8. 根據權利要求6所述智能光伏離網逆變器系統用電控制方法，其特徵在於：所述AC 充電關模式下，整流器不給蓄電池充電，即當太陽能控制器的輸出功率大於負載所需功率 時，太陽能電池板優先給逆變器供電滿足負載，多餘的功率給蓄電池充電，整流器處於備用 狀態；當太陽能控制器的輸出功率小於負載所需功率時，太陽能電池板優先給逆變器供電 滿足負載，不夠的由整流器補充，通過第二電流互感器控制整流器的輸出電流，整流器只補 充不夠的能量，不給電池充電。
9. 根據權利要求6所述智能光伏離網逆變器系統用電控制方法，其特徵在於：所述通 常模式下，優先保證蓄電池儲能，即當太陽能控制器的輸出功率大於負載所需功率時，太陽 能電池板優先給逆變器供電滿足負載，多餘的功率給蓄電池充電，整流器處於備用狀態；當 太陽能控制器的輸出功率小於負載所需功率時，太陽能電池板和整流器一起給負載供電並 給蓄電池充電。
【文檔編號】H02J7/35GK104113133SQ201410308017
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】賈芳, 宋清華 申請人:廣東易事特電源股份有限公司