本實用新型涉及一種家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置，屬于分布式光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若為交流負(fù)載供電，還需配置離網(wǎng)逆變器。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，即太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電要求的交流電以后直接接入公共電網(wǎng)，主要有集中式大型并網(wǎng)光伏電站和分布式小型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種形式，前者主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電，但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，發(fā)展難度相對較大；而后者由于具有投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點，是未來并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。

目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總體發(fā)展迅速，但仍存在諸多制約分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國推廣應(yīng)用的不利因素，其中之一即是光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本，因此合理設(shè)計光伏儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成為關(guān)鍵所在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置可以集直流轉(zhuǎn)交流逆變、并網(wǎng)，電能儲能、電動汽車充電、裝置監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集于一體。轉(zhuǎn)換裝置信號采集主板將單相逆變器，儲能系統(tǒng)，車載充電機(jī)以及計量表的數(shù)據(jù)采集匯總，通過HMI可以實時查詢相關(guān)設(shè)備運行數(shù)據(jù)。同時也可以通過預(yù)留的RS485、以太網(wǎng)、GPRS端口將信號采集板采集的逆變器側(cè)數(shù)據(jù)，BMS儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)，充電機(jī)狀態(tài)信息以及雙向電能計量表數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，有利于分布式光伏系統(tǒng)的運行維護(hù)。

本實用新型的家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置(以下簡稱轉(zhuǎn)換裝置)是一種集分布式光伏系統(tǒng)、儲能管理、遠(yuǎn)程服務(wù)器端數(shù)據(jù)采集以及智能家電用電管理的新型裝置，通過逆變部分將光伏組件構(gòu)成的直流電變成交流電給家庭負(fù)載使用，自發(fā)自用，多余電量先對儲能系統(tǒng)的電池進(jìn)行充電，最后再并入電網(wǎng)。轉(zhuǎn)換裝置提供的交流、直流兩個充電接口為家庭充電汽車提供了多元化選擇。轉(zhuǎn)換裝置對外的以太網(wǎng)，GPRS接口，借助通用分組無線服務(wù)技術(shù)GPRS應(yīng)用于不便鋪設(shè)通訊線路的控制系統(tǒng)中，通過移動基站，能夠隨時隨地的通過網(wǎng)絡(luò)連接對轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行監(jiān)控。

本實用新型采用如下技術(shù)方案：家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括光伏電池組、光伏匯流箱、逆變器單元、信號采集主板、充電機(jī)、電動汽車、不間斷負(fù)載、一般性負(fù)載、儲能系統(tǒng)、智能電源分配系統(tǒng)、雙向電能計量表、電網(wǎng)，所述光伏電池組的輸出端與所述光伏匯流箱的輸入端相連接，所述光伏匯流箱的輸出端與所述逆變器單元的輸入端相連接，所述充電機(jī)的輸入端與所述逆變器單元的輸出端相連接，所述雙向電能計量表、所述儲能系統(tǒng)、所述信號采集主板均與所述逆變器單元采用雙向級聯(lián)，所述充電機(jī)的輸出端與所述電動汽車的輸入端相連接，所述雙向電能計量表與所述電網(wǎng)采用雙向級聯(lián)，所述逆變器單元的輸出端分別與所述不間斷負(fù)載的輸入端、所述一般性負(fù)載的輸入端、所述智能電源分配系統(tǒng)的輸入端相連接；

所述逆變器單元用來把直流電變成交流電，實現(xiàn)電壓，頻率，相位與電網(wǎng)高度一致；所述儲能系統(tǒng)能夠消峰填谷，用來在用電低谷時將電儲存起來，用電高峰時將電送出去給所述不間斷負(fù)載使用，達(dá)到平衡電力負(fù)荷的目的；所述充電機(jī)用來對電動汽車進(jìn)行充電；所述信號采集主板用來對所述逆變器單元、所述儲能系統(tǒng)、所述充電機(jī)以及所述雙向電能計量表的數(shù)據(jù)采集，并能通過HMI顯示及查詢；所述光伏電池組用來將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能然后傳輸給所述光伏匯流箱匯集，運行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用，多余電量則通過所述逆變器單元并入電網(wǎng)；所述充電機(jī)提供對電動汽車的交流、直流兩種充電接口，根據(jù)需要選擇充電接口對電動汽車進(jìn)行充電；所述智能電源分配系統(tǒng)用來對帶遙控的家用電器進(jìn)行控制；所述雙向電能計量表用來將來自所述逆變器單元的電能輸送到所述電網(wǎng)中。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板設(shè)置有CAN接口、若干RS485接口、WIFI接口、GPRS或以太網(wǎng)接口。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的GPRS或以太網(wǎng)接口通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)絡(luò)外接服務(wù)器端，所述服務(wù)器端通過互聯(lián)網(wǎng)外接電網(wǎng)公司用戶側(cè)管理系統(tǒng)，所述服務(wù)器端用來對所述家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行集中運行維護(hù)以及故障定位分析，所述電網(wǎng)公司用戶側(cè)管理系統(tǒng)用來通過互聯(lián)網(wǎng)直接訪問所述服務(wù)器端，監(jiān)控所述家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電及運行情況。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的CAN接口通過CAN總線與所述充電機(jī)雙向連接，用來與充電機(jī)進(jìn)行通訊，實時采集充電機(jī)里面的充電數(shù)據(jù)。

作為一種較佳的實施例，所述RS485接口包括第一RS485接口、第二RS485接口、第三RS485接口。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述第一RS485接口通過RS485總線與所述逆變器單元雙向通訊連接，所述逆變器單元通過CAN總線與所述儲能系統(tǒng)雙向通訊連接，實時采集逆變器單元里面運行數(shù)據(jù)，以及逆變器單元通過CAN總線通訊采集的儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述第二RS485接口通過RS485總線與所述雙向電能計量表雙向通訊連接，用來實時采集雙向電能計量表的數(shù)據(jù)。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述第三RS485接口通過RS485總線外接HMI，所述HMI用來通過RS485總線將信號采集主板的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取并顯示。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述WIFI接口通過WIFI網(wǎng)絡(luò)與所述智能電源分配系統(tǒng)雙向通訊連接，所述智能電源分配系統(tǒng)包括空調(diào)設(shè)備、地暖設(shè)備、廚房設(shè)備、照明設(shè)備，所述信號采集主板用來對空調(diào)設(shè)備、地暖設(shè)備、廚房設(shè)備、照明設(shè)備進(jìn)行控制。

作為一種較佳的實施例，所述逆變器單元為單相逆變器。

本實用新型所達(dá)到的有益效果：(1)本實用新型解決了分布式光伏系統(tǒng)因為鋪線線路難以到達(dá)而無法實現(xiàn)的問題，且具有可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、運行費用低、維護(hù)簡單、性價比高等優(yōu)點；(2)本實用新型的光伏電池組產(chǎn)生的電能首先用于家庭一般負(fù)載和不間斷負(fù)載，剩余電能儲藏于儲能系統(tǒng)，最后再輸送到電網(wǎng)；(3)本實用新型的轉(zhuǎn)換裝置提供交流、直流充電接口，給家庭式電動汽車充電，其中交流電壓230V，直流電壓240V-390V；(4)本實用新型的儲能系統(tǒng)根據(jù)用戶需求可以選擇200AH電池組容量，可以儲藏10度電，當(dāng)光伏電池組中沒有電時，儲能系統(tǒng)儲藏的電能優(yōu)先給本地負(fù)載使用；(5)本實用新型的信號采集主板RS485通訊口分別與單相逆變器、雙向電能計量表通訊，信號采集主板CAN通訊口與充電機(jī)通訊，人機(jī)顯示界面通過RS485將信號采集主板中單相逆變器數(shù)據(jù)，儲能系統(tǒng)BMS數(shù)據(jù)，雙向電能計量表數(shù)據(jù)，充電系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時顯示；(6)本實用新型通過信號采集主板預(yù)留的RS485、以太網(wǎng)、GPRS端口將信號采集板采集的單相逆變器側(cè)數(shù)據(jù)，BMS儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)，充電機(jī)狀態(tài)信息以及電度計量表數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，有利于分布式光伏系統(tǒng)的集中運行維護(hù)、故障定位分析；(7)本實用新型的信號采集主板提供的WIFI接口，可以通過手機(jī)APP軟件查詢家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置的運行數(shù)據(jù)，同時有針對性的根據(jù)負(fù)載用電情況對智能家用電器進(jìn)行控制。

附圖說明

圖1是本實用新型的框架組件示意圖。

圖2是本實用新型的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型的GPRS數(shù)據(jù)采集至服務(wù)器端的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。

圖1是本實用新型的框架組件示意圖。本實用新型提出家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括光伏電池組、光伏匯流箱、逆變器單元、信號采集主板、充電機(jī)、電動汽車、不間斷負(fù)載、一般性負(fù)載、儲能系統(tǒng)、智能電源分配系統(tǒng)、雙向電能計量表、電網(wǎng)，所述光伏電池組的輸出端與所述光伏匯流箱的輸入端相連接，所述光伏匯流箱的輸出端與所述逆變器單元的輸入端相連接，所述充電機(jī)的輸入端與所述逆變器單元的輸出端相連接，所述雙向電能計量表、所述儲能系統(tǒng)、所述信號采集主板均與所述逆變器單元采用雙向級聯(lián)，所述充電機(jī)的輸出端與所述電動汽車的輸入端相連接，所述雙向電能計量表與所述電網(wǎng)采用雙向級聯(lián)，所述逆變器單元的輸出端分別與所述不間斷負(fù)載的輸入端、所述一般性負(fù)載的輸入端、所述智能電源分配系統(tǒng)的輸入端相連接；

所述逆變器單元用來把直流電變成交流電，實現(xiàn)電壓，頻率，相位與電網(wǎng)高度一致；所述儲能系統(tǒng)能夠消峰填谷，用來在用電低谷時將電儲存起來，用電高峰時將電送出去給所述不間斷負(fù)載使用，達(dá)到平衡電力負(fù)荷的目的；所述充電機(jī)用來對電動汽車進(jìn)行充電；所述信號采集主板用來對所述逆變器單元、所述儲能系統(tǒng)、所述充電機(jī)以及所述雙向電能計量表的數(shù)據(jù)采集，并能通過HMI顯示及查詢；所述光伏電池組用來將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能然后傳輸給所述光伏匯流箱匯集，運行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用，多余電量則通過所述逆變器單元并入電網(wǎng)；所述充電機(jī)提供對電動汽車的交流、直流兩種充電接口，其中交流電壓230V，直流電壓240V-390V，根據(jù)需要選擇充電接口對電動汽車進(jìn)行充電；所述智能電源分配系統(tǒng)用來對帶遙控的家用電器進(jìn)行控制；所述雙向電能計量表用來將來自所述逆變器單元的電能輸送到所述電網(wǎng)中。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板設(shè)置有CAN接口、若干RS485接口、WIFI接口、GPRS或以太網(wǎng)接口。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的GPRS或以太網(wǎng)接口通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)絡(luò)外接服務(wù)器端，所述服務(wù)器端通過互聯(lián)網(wǎng)外接電網(wǎng)公司用戶側(cè)管理系統(tǒng)，所述服務(wù)器端用來對所述家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行集中運行維護(hù)以及故障定位分析，所述電網(wǎng)公司用戶側(cè)管理系統(tǒng)用來通過互聯(lián)網(wǎng)直接訪問所述服務(wù)器端，監(jiān)控所述家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電及運行情況。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的CAN接口通過CAN總線與所述充電機(jī)雙向連接，用來與充電機(jī)進(jìn)行通訊，實時采集充電機(jī)里面的充電數(shù)據(jù)。

作為一種較佳的實施例，所述RS485接口包括第一RS485接口、第二RS485接口、第三RS485接口。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述第一RS485接口通過RS485總線與所述逆變器單元雙向通訊連接，所述逆變器單元通過CAN總線與所述儲能系統(tǒng)雙向通訊連接，實時采集逆變器單元里面運行數(shù)據(jù)，以及逆變器單元通過CAN總線通訊采集的儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述第二RS485接口通過RS485總線與所述雙向電能計量表雙向通訊連接，用來實時采集雙向電能計量表的數(shù)據(jù)。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述第三RS485接口通過RS485總線外接HMI，所述HMI用來通過RS485總線將信號采集主板的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取并顯示。

作為一種較佳的實施例，所述信號采集主板上的所述WIFI接口通過WIFI網(wǎng)絡(luò)與所述智能電源分配系統(tǒng)雙向通訊連接，所述智能電源分配系統(tǒng)包括空調(diào)設(shè)備、地暖設(shè)備、廚房設(shè)備、照明設(shè)備等智能家電，所述信號采集主板用來對空調(diào)設(shè)備、地暖設(shè)備、廚房設(shè)備、照明設(shè)備進(jìn)行控制。

作為一種較佳的實施例，所述逆變器單元為單相逆變器。

圖2是本實用新型的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。1)信號采集主板通過RS485與單相逆變器通訊，實時采集單相逆變器里面運行數(shù)據(jù)，包括單相逆變器通過CAN通訊采集的儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)；2)信號采集主板通過CAN通訊實時采集充電機(jī)里面充電數(shù)據(jù)；3)信號采集主板通過RS485通訊實時采集雙向電能計量表的數(shù)據(jù)；4)人機(jī)界面(即HMI)通過RS485將信號采集主板數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取并顯示；5)通過信號采集主板帶有的WIFI功能可以對智能家電進(jìn)行控制，如空調(diào)、地暖、照明、廚房等一些設(shè)備的智能控制；6)通過信號采集主板帶有的GPRS和以太網(wǎng)接口將采集到采集主板的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器端，有利于家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置的集中運行維護(hù)、故障定位分析，電網(wǎng)公司用戶側(cè)管理系統(tǒng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)端直接訪問服務(wù)器端，了解分布式光伏具體的發(fā)電及運行情況。

圖3是本實用新型的GPRS數(shù)據(jù)采集至服務(wù)器端的示意圖。1)本實用新型的轉(zhuǎn)換裝置(即圖中的Power Conversion)通過RS485與DTU(即無線數(shù)據(jù)終端設(shè)備)進(jìn)行連接，并對DTU進(jìn)行常規(guī)參數(shù)配置；2)DTU對后臺服務(wù)器需要采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行命令解碼、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包經(jīng)過移動網(wǎng)絡(luò)(即ADSL)傳輸?shù)絀nternet；3)遠(yuǎn)程服務(wù)器通過偵聽DTU映射到服務(wù)器端某一固定的端口，并將采集的數(shù)據(jù)實時存入后臺數(shù)據(jù)庫；4)后臺數(shù)據(jù)庫通過Internet將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)公司用戶側(cè)管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

本實用新型的原理如下：光伏電池組產(chǎn)生的電能首先用于家庭一般負(fù)載和不間斷負(fù)載，剩余電能儲藏于儲能系統(tǒng)，最后再輸送到電網(wǎng)；轉(zhuǎn)換裝置提供交流、直流充電接口，給家庭式電動汽車充電，其中交流電壓230V，直流電壓240V-390V；儲能系統(tǒng)根據(jù)用戶需求可以選擇200AH電池組容量，可以儲藏10度電，當(dāng)光伏電池組中沒有電時，儲能系統(tǒng)儲藏的電能優(yōu)先給本地負(fù)載使用；信號采集主板RS485通訊口分別與單相逆變器、雙向電能計量表通訊，信號采集主板CAN通訊口與充電機(jī)通訊，人機(jī)顯示界面通過RS485將信號采集主板中單相逆變器數(shù)據(jù)，儲能系統(tǒng)BMS數(shù)據(jù)，雙向電能計量表數(shù)據(jù)，充電系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時顯示；通過信號采集主板預(yù)留的RS485、以太網(wǎng)、GPRS端口將信號采集板采集的單相逆變器側(cè)數(shù)據(jù)，BMS儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)，充電機(jī)狀態(tài)信息以及電度計量表數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，有利于分布式光伏系統(tǒng)的集中運行維護(hù)、故障定位分析；信號采集主板提供的WIFI接口，可以通過手機(jī)APP軟件查詢家庭分布式光伏能量轉(zhuǎn)換裝置的運行數(shù)據(jù)，同時有針對性的根據(jù)負(fù)載用電情況對智能家用電器進(jìn)行控制。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。