光伏空調系統的製作方法

2023-12-12 21:40:47 1

光伏空調系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏空調系統，該光伏空調系統包括光伏電池陣列、空調機組、變流單元、以及直流母線，在公共電網與逆變模塊之間設有變流單元，該變流單元的容量根據光伏電池陣列或公共電網的需求配置，空調機組上設置有作為機組標配件的逆變模塊，光伏電池陣列發出的直流電以及經變流單元整流後發出直流電供給逆變模塊，以給機組供電。根據本實用新型提供的技術方案可以解決現有技術中光伏空調系統的適用性差的問題，本實用新型提供的光伏空調系統，能適應各種不同容量的光伏電站，能使光伏電站與暖通空調無縫高效結合。
【專利說明】光伏空調系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子及空調製冷【技術領域】，特別涉及一種光伏空調系統。
【背景技術】
[0002]作為清潔能源的太陽能日益收到人們的關注，隨著電氣技術以及空調技術的發展，以光伏作為空調器能源的技術也隨之出現，已有多件專利和論文公開相關技術。如中國實用新型專利申請CN102705944A公開了一種太陽能變頻空調系統，其具有包括逆變模塊和整流逆變併網模塊的空調變頻器，實現了通過光伏電池向空調器供電，並且還可以併網發電。
[0003]但現有技術中的光伏空調系統存在適用性差的問題，對配套設施的限制較多。這是由於現有技術中併網所需的併網逆變模塊為空調機組變頻器的一部分，所以當併網發電時，空調機組也必須上電，造成能源浪費，還影響空調機組的壽命。並且由於受空調變頻器容量的限制，只能配置與空調功率相當的光伏電池組件，所以只能通過新建光伏發電系統配合空調機組，而不能將空調系統接入既有光伏電站，否則受空調變頻器容量的限制，無法將光伏電站發出的全部電能併網，將會造成電能的極大浪費。
[0004]另外現有技術中，還存在空調機組停機時，光伏發電系統中的逆變器、變流器等電子功率器件得不到冷卻的問題。
實用新型內容
[0005]為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種光伏空調系統，以解決現有技術中光伏空調系統的適用性差的問題。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0007]一種光伏空調系統，包括光伏電池陣列、空調機組、變流單元、第一直流母線、第二直流母線。空調機組還包括用於為所述空調機組供電並作為所述空調機組標配件的第一逆變模塊，第一逆變模塊的容量根據所述空調機組的功率配置；變流單元為獨立結構，其第一端與公共電網連接，第二端通過第一直流母線與第一逆變模塊電連接，變流單元的容量根據光伏電池陣列和/或公共電網60的需求配置，光伏電池陣列第二直流母線與第一直流母線電連接。
[0008]進一步地，還包括用於控制能量流動方向的控制器。
[0009]進一步地，當所述光伏電池陣列輸出功率大於或等於所述空調機組運行所需的輸入功率時，所述空調機組僅依靠光伏電池陣列供電；
[0010]當所述光伏電池陣列輸出功率小於空調機組運行所需的輸入功率時，通過市電電網和光伏電池陣列聯合為空調機組供電。
[0011]進一步地，當所述光伏電池陣列輸出功率大於空調機組運行所需的輸入功率時，或當所述空調機組不工作時，變流單元將光伏電池陣列輸出的直流電轉化為交流電，輸送至公共電網。[0012]進一步地，變流單元包括整流模塊和第二逆變模塊。
[0013]進一步地，所述變流單元為四象限變流器。
[0014]進一步地，光伏空調系統還包括設置在光伏電池陣列與第二直流母線之間的光伏匯流單元和配電單元，所述光伏電池陣列、光伏匯流單元、配電單元與第二直流母線順次連接。
[0015]進一步地，空調機組為離心式冷水空調機組或螺杆式冷水空調機組。
[0016]進一步地，光伏空調系統還包括變流單元冷卻裝置。
[0017]進一步地，空調機組還包括蒸發器和第一冷凝器，變流單元冷卻裝置包括依次串聯的冷媒泵、節流元件和換熱器，冷媒泵的第一端與所述第一冷凝器連通，第二端與節流元件連通，所述換熱器的第一端與節流元件連通，第二端與所述蒸發器連通，通過所述換熱器與所述變流單元換熱，使所述變流單元降溫。
[0018]進一步地，變流單元冷卻裝置還包括單向閥，單向閥與所述冷媒泵並聯，單向閥的入口與所述第一冷凝器連通，出口與所述節流元件連通。
[0019]進一步地，空調系統還包括第二冷凝器，第二冷凝器連接於換熱器與蒸發器之間。
[0020]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供的光伏空調系統，能適應各種不同容量的光伏電站，能使光伏電站與暖通空調無縫高效結合。
[0021]進一步地，還實現了在空調機組不開機的情況下實現對光伏發電系統中電子功率器件的冷卻，提高光伏系統可靠性的同時延長了空調機組的壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型實施例一的光伏空調系統結構框架示意圖；
[0023]圖2為本實用新型實施例二的光伏空調系統變頻單元冷卻結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0025]實施例1
[0026]參照圖1，為本實用新型實施例1中的光伏空調系統結構框架示意圖，該光伏空調系統包括光伏電池陣列10、變流單元20、空調機組30、第一直流母線40和第二直流母線50。空調機組30還包括第一逆變模塊31，第一逆變模塊31作為空調變頻器的一部分屬於空調機組30的標配件，第一逆變模塊31用於將直流電轉化為交流電為負載32供電，負載32至少包括空調機組的變頻壓縮機，第一逆變模塊31的容量根據空調機組30的功率需求進行配置。優選地，第一逆變模塊31為機載設置，安裝在空調機組30上。
[0027]光伏電池陣列10通過第二直流母線50與第一直流母線40連接，使光伏電池陣列10產生的直流電經第二直流母線50和第一直流母線40直接為空調機組30供電。
[0028]變流單元20為獨立結構，其一端與公共電網60連接，另一端通過第一直流母線40與第一逆變模塊30連接。變流單元20包括整流模塊21和第二逆變模塊22，整流模塊21用於將公共電網60的交流電轉化為直流電為空調機組30供電，第二逆變模塊22用於光伏併網發電，將光伏電池陣列10產生的直流電轉化為交流電併入公共電網60。變流單元20的容量根據光伏電池陣列10和/或公共電網60的需求配置。變流單元20作為獨立結構可以不受空調機組本身的局限，也便於按光伏電站建設的要求進行布線和安裝。變流單元20的主要作用一是實現對光伏電池陣列10的最大功率點追蹤(MPPT) ;二是實現能量的優化配置，優先使用光伏發電，保證光伏電池陣列10輸出的功率優先用於空調機組30，能量不足再由公共電網60補足。優選的，變流單元20為四象限變流器。
[0029]光伏空調系統還包括控制器，該控制器用於控制能量的流動方向。
[0030]當光伏電池陣列10的輸出功率大於或等於空調機組30運行所需的輸入功率時，光伏電池陣列10產生的直流電經第一逆變模塊31逆變為交流電後為空調機組供電，此時所述空調機組30僅依靠光伏電池陣列10供電，無需通過公共電網60供電，此時變流單元20不工作。
[0031]當光伏電池陣列10的輸出功率小於空調機組30運行所需的輸入功率時，在光伏電池陣列10產生的直流電輸送給第一逆變模塊31為空調機組30供電的同時，還將市電經變流單元20整流為直流電輸送給第一逆變模塊31，通過公共電網60和光伏電池陣列10聯合為空調機組供電，以彌補彌補光伏發電的不足。
[0032]當光伏電池陣列10的輸出功率大於空調機組30運行所需的輸入功率時，或當空調機組30不工作時，變流單元20將光伏電池陣列輸出的部分或全部直流電轉化為交流電，輸送至公共電網60，實現併網發電。由於變流單元20不依附於空調機組30的控制器上，實現了在空調機組30不啟動的情況下，光伏電池陣列10就可以進行併網發電。
[0033]優選地，本實施例的光伏空調系統還包括光伏匯流單元和配電單元，光伏電池陣列10、光伏匯流單元、配電單元和第二直流母線50順次連接。
[0034]優選地，本實施例的光伏空調系統還包括直流升壓模塊，直流升壓模塊設置在配電單元與第二直流母線50之間。
[0035]本實施例中空調機組30為中央空調機組，優選的為離心式冷水機組、螺杆式冷水機組或多聯式空調機組。
[0036]本實施例提供的光伏空調系統，在保證空調機組可以獲得正常供電的同時，實現了變流單元20的選型可以根據實際需求任意設置，不會受到空調機組出廠時設備參數的限制，提高了空調機組的適用性，使得空調機組可以與任意光伏電站匹配，並且不會造成光伏電站的電能浪費。
[0037]實施例2
[0038]本實用新型實施例2提供的光伏空調系統還包括變流單元20冷卻裝置，用風冷、水冷、冷媒冷等冷卻方式。使用風冷的方式則通過設置散熱器和散熱風扇來使變流單元20降溫。使用水冷的方式則通過設置水泵和水循環管路來使變流單元20降溫。
[0039]優選地，採用冷媒冷卻的方式對變流單元進行冷卻。如圖2所示，空調機組30包括連接成製冷循環系統的蒸發器33、第一冷凝器34、壓縮機35以及第一節流元件36。
[0040]變流單元冷卻裝置包括依次串聯設置的冷媒泵61、第二節流元件63和換熱器(圖中未示出)。冷媒泵61的第一端與第一冷凝器34連通，第二端與第二節流元件63連通，換熱器的第一端與第二節流元件63連通，第二端與蒸發器33連通，換熱器與變流單元20相接觸，通過所述換熱器與變流單元20換熱，使變流單元20降溫，即所述換熱器起冷卻器的作用。節流元件63可以是毛細管、熱力膨脹閥、電子膨脹閥或節流孔板中的一種或幾種的組合。
[0041]其中，換熱器為內部嵌有製冷劑流道的金屬冷板，金屬冷板與變流單元相接觸，也可以根據現場環境情況、變流單元的形狀、冷卻需求等因素，選擇適當的冷卻器類型，例如對於不能接觸換熱或對冷卻要求不高的器件，可選用翅片管式換熱器、板翅式換熱器等作為冷卻器。
[0042]變流單元冷卻裝置還包括單向閥62，單向閥62與冷媒泵61並聯設置，單向閥62的入口與第一冷凝器34連通，出口與節流元件63連通。通過設置單向閥62，可以防止冷媒倒流及冷媒旁通短路，保證有足夠的冷媒冷卻變頻器。冷媒冷卻的冷卻方式的降溫效果顯著，元器件選型要求也可適當降低。
[0043]冷媒流經變流單元後，會吸收大量的熱能，若不釋放掉，最終都會累積到空調機組的冷媒中，造成停機狀態下的空調機組的系統溫度和系統壓力不斷上升。若冷卻系統在空調機組停機狀態下長期工作，系統溫度持續上升，則會影響對變流單元的冷卻效果，系統壓力不斷升高，則會影響整個製冷循環系統的安全性。優選地，在換熱器與蒸發器33之間設有第二冷凝器64，從第二節流元件63流出的低溫冷媒在冷卻器處吸收變流單元散發的熱量而蒸發，變成溫度較高的冷媒蒸汽，冷媒蒸汽流至第二冷凝器64時，與空氣或水換熱，放熱冷凝，再次變為液態冷媒，進入蒸發器33，回到空調機組中，完成一個冷卻循環。
[0044]第二冷凝器64的作用就是提高系統的可靠性，使冷卻系統在空調機組停機狀態下可以長期正常運轉。此外在空調機組開機工作時，第二冷凝器64還可以防止大量的熱能進入蒸發器33中而造成空調能效下降。第二冷凝器64—般選用翅片管式換熱器或板式換熱器。
[0045]當變流單元20為由多個分立的模塊組成時，則可對應的在冷媒泵61與蒸發器33之間設置多個並聯的換熱支路，每條支路上設置有節流元件以及一個或多個換熱器，為各個模塊散熱。
[0046]根據本實用新型提供的帶有變流單元冷卻裝置的光伏空調系統，可以實現在空調機組在開機和不開機的情況都能對電子功率器件進行冷卻，解決了現有技術中空調機組不開機無法對電子功率器件進行冷卻的問題。
[0047]綜上所述，本實用新型的優點是:能適應各種不同容量的光伏電站，能使光伏電站與暖通空調無縫高效結合。同時還實現了在空調機組不開機的情況下實現對光伏發電系統中電子功率器件的冷卻，提高光伏系統可靠性的同時延長了空調機組的壽命。
[0048]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種光伏空調系統，包括光伏電池陣列、空調機組、變流單元、第一直流母線、第二直流母線，其特徵在於: 所述空調機組，包括用於為所述空調機組供電並作為所述空調機組標配件的第一逆變模塊，所述第一逆變模塊的容量根據所述空調機組的功率配置， 所述變流單元為獨立結構，其第一端與公共電網連接，第二端通過第一直流母線與所述第一逆變模塊電連接，所述變流單元的容量根據所述光伏電池陣列和/或所述公共電網的需求配置， 所述光伏電池陣列，通過第二直流母線與第一直流母線電連接。
2.根據權利要求1所述的光伏空調系統，其特徵在於， 還包括控制能量流動方向的控制器。
3.根據權利要求1所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述變流單元包括整流模塊和第二逆變模塊。
4.根據權利要求1所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述變流單元為四象限變流器。
5.根據權利要求1所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述光伏空調系統還包括設置在光伏電池陣列與第二直流母線之間的光伏匯流單元和配電單元，所述光伏電池陣列、光伏匯流單元、配電單元與第二直流母線順次連接。
6.根據權利要求1所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述空調機組為離心式冷水空調機組、螺杆式冷水空調機組或多聯式空調機組。
7.根據權利要求1至6任一項所述的光伏空調系統，其特徵在於， 還包括變流單元冷卻裝置。
8.根據權利要求7所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述空調機組還包括蒸發器和第一冷凝器， 所述變流單元冷卻裝置包括依次串聯的冷媒泵、節流元件和換熱器， 所述冷媒泵的第一端與所述第一冷凝器連通，第二端與節流元件連通，所述換熱器的第一端與節流元件連通，第二端與所述蒸發器連通，通過所述換熱器與所述變流單元換熱，使所述變流單元降溫。
9.如權利要求8所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述變流單元冷卻裝置還包括單向閥，所述單向閥與所述冷媒泵並聯，所述單向閥的入口與所述第一冷凝器連通，出口與所述節流元件連通。
10.如權利要求9所述的光伏空調系統，其特徵在於， 所述空調系統還包括第二冷凝器，所述第二冷凝器連接於所述換熱器與所述蒸發器之間。
【文檔編號】F24F11/02GK203744433SQ201320594914
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】趙志剛, 陳穎, 劉懷燦 申請人:珠海格力電器股份有限公司