專利名稱：一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供電系統(tǒng)，尤其涉及一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)。 技術(shù)背景目前，在太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中， 一般先是由若干個(gè)光電池串組成一定電 壓的太陽(yáng)能電池板，再將該電池板進(jìn)行串聯(lián)，并將串聯(lián)后的電池板與直流 母線連接來供電，這樣的連接方式存在以下缺點(diǎn)1) 由于各個(gè)太陽(yáng)能電池板均串聯(lián)在一起，因此，只要其中一個(gè)電池 板出現(xiàn)故障，整個(gè)回路就不能正常運(yùn)作。2) 對(duì)于家庭用戶來說，不同的家庭對(duì)電的需求不同，各個(gè)太陽(yáng)能電 池板串聯(lián)后供電，會(huì)造成能量的浪費(fèi)。3) 由于各個(gè)太陽(yáng)能電池板串聯(lián)，每個(gè)太陽(yáng)能電池板不能工作在最高 功率點(diǎn)，使得太陽(yáng)能電池板的效率低。4) 沒有對(duì)每個(gè)電池板的統(tǒng)一的管理模塊，不能根據(jù)環(huán)境的變化找出 每個(gè)太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)。5) 逆變器不能保持工作在最高效率點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服以上缺點(diǎn)而提供一種家庭太陽(yáng)能供電系 統(tǒng)，該太陽(yáng)能供電系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶需要配置所需要的太陽(yáng)能電池板，并 且通過太陽(yáng)能電池板管理模塊對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行管理和監(jiān)控，大大提高 了太陽(yáng)能電池板的工作效率。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是 一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，包括若干 塊太陽(yáng)能電池板、直流母線和連接于直流母線上的逆變器，其中，還包
括若干塊太陽(yáng)能電池管理模塊和一系統(tǒng)控制器，其中，每一太陽(yáng)能電池 管理模塊分別與每一太陽(yáng)能電池板串聯(lián)后與連接有逆變器的直流母線 連接以將電池管理模塊的輸出電壓輸給逆變器，經(jīng)由逆變器給家庭電網(wǎng) 和公共電網(wǎng)供電，所述的太陽(yáng)能電池管理模塊并聯(lián)后和逆變器一起通過 通訊總線與系統(tǒng)控制器連接。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，還包括一升壓器/充電器 和一蓄電池，它們串聯(lián)后接入至直流母線。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的升壓器/充電器還 通過通訊總線與系統(tǒng)控制器相連。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，還包括一控制開關(guān)，它 與逆變器串聯(lián)。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的控制開關(guān)還通過 通訊總線與系統(tǒng)控制器相連。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的太陽(yáng)能電池管理 模塊為一反激電路。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的通訊總線為有線 通訊總線或無線通訊總線。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的每一太陽(yáng)能電池 板由若干個(gè)光電池串聯(lián)而成。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的太陽(yáng)能電池板至 少為l塊。上述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其中，所述的蓄電池的電壓采 用與太陽(yáng)能電池板相同的電壓，功率大于或等于逆變器的額定功率。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)通過 將太陽(yáng)能電池板并聯(lián)，大大地提高太陽(yáng)能電池板的工作效率，并能夠根據(jù) 用戶的不同的需要進(jìn)行有選擇性的配置，使得一個(gè)太陽(yáng)能電池板的故障不 影響整個(gè)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，并通過串聯(lián)太陽(yáng)能電池板管理模塊來找出不同 環(huán)境下的每個(gè)太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)，節(jié)省了大量能量。


圖1是本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板管理模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施方式
,，對(duì)本實(shí)用新型的一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng) 作進(jìn)一步的說明。請(qǐng)參閱圖1是本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括若干塊太陽(yáng)能電池板1、直流母線7、連接于直流母線7上的逆變器4、 與逆變器4串聯(lián)的控制開關(guān)9、若干塊太陽(yáng)能電池管理模塊2、系統(tǒng)控 制器3、升壓器/充電器6、蓄電池5，升壓器/充電器6和蓄電池5串 聯(lián)后接入至直流母線7，其中本實(shí)施例中太陽(yáng)能電池板1由至少72個(gè)0.5V的光電池(圖中未 示出)串聯(lián)，可能再由若干并聯(lián)，視太陽(yáng)能電池板1的容量而定，而成并 具有端電壓36V，太陽(yáng)能電池板l至少為一塊，它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流 電，它要求一直在最大功率追蹤(MPPT)工作的狀態(tài)下使用，它由太 陽(yáng)能電池管理模塊2控制執(zhí)行。太陽(yáng)能電池管理模塊2在本實(shí)施例中為一反激電路，在圖示的情 況下，每個(gè)太陽(yáng)能電池板l擁有一個(gè)直流-直流變換器(圖中未示出)。 如果該系統(tǒng)與公共電網(wǎng)11相連，太陽(yáng)能電池板1可以在恒功率模式下 運(yùn)行，如果該系統(tǒng)沒有與公共電網(wǎng)ll相連，太陽(yáng)能電池板l可以在恒 電壓模式下運(yùn)行。太陽(yáng)能電池管理模塊2在任何時(shí)候以及在任何情況 下，例如溫度、光強(qiáng)度等，都能充分利用每個(gè)太陽(yáng)能電池板的最大功率， 同時(shí)，還能保持電池在健康的狀態(tài)下運(yùn)行，以延長(zhǎng)電池壽命，并能檢測(cè) 損壞的電池板。在分布式的情況下，每個(gè)直流-直流變換器基于太陽(yáng)能 電池板1的狀況以及逆變器4的操作模式來調(diào)整輸出功率，此時(shí)需要一 個(gè)系統(tǒng)級(jí)控制器來配合整個(gè)操作(不排除逆變器兼任系統(tǒng)控制器的可 能)。有了太陽(yáng)能電池管理模塊2，蓄電池5不能對(duì)太陽(yáng)能電池板1放
電，可以省掉反向保護(hù)二極管，同時(shí)也避免了其對(duì)應(yīng)的傳導(dǎo)損失，該太陽(yáng)能電池板管理模塊2除了能實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)，還具有 控制,保護(hù),監(jiān)控，故障單元指示，壽命預(yù)測(cè)，電壓轉(zhuǎn)換和隔離等功能。系統(tǒng)控制器3提供系統(tǒng)和環(huán)境間的接口，例如人或者更高級(jí)別的 控制器，例如，數(shù)字家庭控制器，同時(shí)，它控制并協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的操作模 式。逆變器4采用全橋單相逆變器，它將380V的直流電轉(zhuǎn)換成220或 120的交流電，總功率在3 5 KW或4~6 KVA，如果該系統(tǒng)與公共電網(wǎng) ll相連，它運(yùn)行在恒功率模式，如果該系統(tǒng)沒有與公共電網(wǎng)ll相連， 它運(yùn)行在恒電壓或恒功率模式c蓄電池5的電壓采用與太陽(yáng)能電池板相同的電壓，諸如36伏，功 率大于或等于逆變器的額定功率，諸如3KW，它用于當(dāng)公共電網(wǎng)11停 電的情況下，而且太陽(yáng)能不足以支持家用負(fù)載，對(duì)逆變器4進(jìn)行后備。升壓器/充電器6用來控制蓄電池5，當(dāng)它們串聯(lián)安裝完后，在不同 的工作環(huán)境下工作，當(dāng)?shù)玫浇涣麟?，電池在充電模式。?dāng)公共電網(wǎng)ll 停電的情況下，太陽(yáng)能不足以支持負(fù)載，電池將在升壓模式放電。控制開關(guān)9是雙向的開關(guān)，當(dāng)公共電網(wǎng)11停電或公共電網(wǎng)11短 路時(shí)，控制開關(guān)9需要立刻將逆變器4從公共電網(wǎng)ll上斷開，再次連 接公共電網(wǎng)11時(shí)需要配合逆變器4的工作狀態(tài)。每一太陽(yáng)能電池管理模塊2分別與每一太陽(yáng)能電池板1串聯(lián)后與 連接有逆變器4的直流母線7連接以將電池管理模塊2的輸出電壓輸給 逆變器4，經(jīng)由逆變器4給家庭電網(wǎng)IO和公共電網(wǎng)ll供電，太陽(yáng)能電 池管理模塊2并聯(lián)后和逆變器4、控制開關(guān)9、升壓器/充電器6 —起通 過通訊總線8與系統(tǒng)控制器3連接，該通訊總線8可以是有線通訊總線 或無線通訊總線。請(qǐng)參閱圖2，圖2示出了本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的太陽(yáng)能 電池板管理模塊2的電路圖。當(dāng)Q導(dǎo)通時(shí)，電流流過變壓器T1的Na線圈，此時(shí)，線圈Np和 線圈Ns由于極性相反，沒有電流流過。線圈Na中的電流以比例為 Vin/Lu的比例線性增加，其中，Lu是變壓器Tl的激磁電感，在Q導(dǎo) 通的時(shí)間內(nèi),即占空比，能量存儲(chǔ)在變壓器上；當(dāng)Q截止時(shí)，能量從線 圈Ns通過Dl釋放到輸出電容和負(fù)載上，在Q下次導(dǎo)通之前，存儲(chǔ)在變壓器磁化電感上的能量全部釋放。通過控制占空比，可以控制輸出電 壓。在本實(shí)施例中，控制電壓的輸出并不是最重要的，重要的是找出輸 入即太陽(yáng)能電池板的最大功率，在每個(gè)開關(guān)周期中，Q導(dǎo)通的時(shí)期中， 存儲(chǔ)在變壓器上的能量與輸入電壓成比例，通過調(diào)節(jié)占空比，可以控制 從輸入至輸出的平均功率。在本實(shí)用新型中，由于太陽(yáng)能電池板1并聯(lián)，使系統(tǒng)的供電量能 夠更精確地管理，系統(tǒng)的調(diào)制易實(shí)施，實(shí)現(xiàn)更大范圍的調(diào)制，每個(gè)太陽(yáng) 能電池板1在陰天或者不同溫度下，都能獨(dú)立提供最大功率，并且，損 壞的光電池可以在最小控制范圍內(nèi)被隔離。太陽(yáng)能電池板1與逆變器4 以及相互間都被隔離開來，這樣在短路時(shí)，可以避免由短路引起的火災(zāi) 和對(duì)人體的觸電，雷擊所引起的對(duì)太陽(yáng)電池板1的危害可以被限制到最 低。該系統(tǒng)能夠有多種配置，可以用并網(wǎng)發(fā)電或者獨(dú)立供電，帶有或者 不帶有蓄電池5，當(dāng)交流網(wǎng)斷電時(shí)，有不間斷電源UPS功能，易整合 進(jìn)入無線連接的"數(shù)字家庭"系統(tǒng)。雖然本實(shí)用新型的一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng)已參照當(dāng)前的具體實(shí)例進(jìn) 行了描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)例僅 是用來說明本實(shí)用新型，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可做出各種 等效的變化和修改。因此，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)對(duì)上述 實(shí)例的變化，變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，包括若干塊太陽(yáng)能電池板、直流母線和連接于直流母線上的逆變器，其特征在于還包括若干塊太陽(yáng)能電池管理模塊和一系統(tǒng)控制器，其中，每一太陽(yáng)能電池管理模塊分別與每一太陽(yáng)能電池板串聯(lián)后與連接有逆變器的直流母線連接以將電池管理模塊的輸出電壓輸給逆變器，經(jīng)由逆變器給家庭電網(wǎng)和公共電網(wǎng)供電，所述的太陽(yáng)能電池管理模塊并聯(lián)后和逆變器一起通過通訊總線與系統(tǒng)控制器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 還包括一升壓器/充電器和一蓄電池，它們串聯(lián)后接入至直流母線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 所述的升壓器/充電器還通過通訊總線與系統(tǒng)控制器相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 還包括一控制開關(guān)，它與逆變器串聯(lián)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 所述的控制開關(guān)還通過通訊總線與系統(tǒng)控制器相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 所述的太陽(yáng)能電池管理模塊為一反激電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 所述的通訊總線為有線通訊總線或無線通訊總線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于-所述的每一太陽(yáng)能電池板由若干個(gè)光電池串聯(lián)而成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在于 所述的太陽(yáng)能電池板至少為1塊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家庭太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其特征在 于所述的蓄電池的電壓采用與太陽(yáng)能電池板相同的電壓，功率大于或 等于逆變器的額定功率。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，包括若干塊太陽(yáng)能電池板、直流母線和連接于直流母線上的逆變器，其中，還包括若干塊太陽(yáng)能電池管理模塊和一系統(tǒng)控制器，每一太陽(yáng)能電池管理模塊分別與每一太陽(yáng)能電池板串聯(lián)后與連接有逆變器的直流母線連接以將電池管理模塊的輸出電壓輸給逆變器，經(jīng)由逆變器給家庭電網(wǎng)和公共電網(wǎng)供電，所述的太陽(yáng)能電池管理模塊并聯(lián)后和逆變器一起通過通訊總線與系統(tǒng)控制器連接。本實(shí)用新型能夠根據(jù)用戶需要配置所需要的太陽(yáng)能電池板，并且通過太陽(yáng)能電池板管理模塊對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行管理和監(jiān)控，大大提高了太陽(yáng)能電池板的工作效率。
文檔編號(hào)H01L31/042GK201018313SQ20072006666
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日
發(fā)明者葉陸榮 申請(qǐng)人:上海御能動(dòng)力科技有限公司