一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)的切換裝置，具體涉及一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要分為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)兩大類。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以促進太陽能發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，其運行需要公共電網(wǎng)驅(qū)動，公共電網(wǎng)停止工作時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也停止工作。光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的補充，它可以脫離電網(wǎng)獨立運行，具有較重要的應(yīng)用前景。光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將光伏電池板的電能充到蓄電池組，蓄電池組有充足的電能時，系統(tǒng)使用蓄電池組發(fā)電。蓄電池組為DC/AC交流逆變器提供直流電，DC/AC交流逆變器將直流電源轉(zhuǎn)化為輸出相位和頻率穩(wěn)定的交流電源，蓄電池組沒有電能時，由公共電網(wǎng)供電，這里需要一個切換裝置。
[0003]現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)的切換裝置，在沒有太陽光輻射的情況下，光伏電池組不能給蓄電池組充電，蓄電池沒有電能，切換裝置自動切換，由公共電網(wǎng)供電，由于公共電網(wǎng)輸出電壓的相位、頻率與DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位、頻率不一致，從而會導(dǎo)致負載短時間斷電或者負載被擊穿，給用戶造成一定的麻煩和損失。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置。通過數(shù)字化控制的三端無縫切換裝置控制DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位、頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的保持一致，在蓄電池組沒有電能的情況下，實現(xiàn)自動切換，并且發(fā)電系統(tǒng)不會出現(xiàn)短暫斷電。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置，分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負載連接成回路，包括DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器和控制模塊，其中控制模塊包括同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器、第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器和切換控制處理器；
[0007]所述光伏電池組經(jīng)DC-DC模塊的輸出端和DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器與負載相連;所述公共電網(wǎng)經(jīng)三端無縫切換器的輸出端與負載相連;所述DC-DC模塊的輸入、輸出端均與蓄電池組相連;所述蓄電池組的輸出端經(jīng)第二 A/D采樣器與切換控制處理器相連；所述公共電網(wǎng)的輸出端經(jīng)第一 A/D采樣器分別與切換控制處理器和同步信號檢測模塊相連;所述同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器的開關(guān)之間的通斷由切換控制處理器控制，PWM信號發(fā)生器的輸出端與DC/AC交流逆變器相連。
[0008]上述方案優(yōu)選的，所述DC-DC模塊為MPPT功能DC-DC模塊。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0010]同步檢測模塊可以檢測公共電網(wǎng)輸出電壓的相位和頻率，PWM信號發(fā)生器產(chǎn)生與公共電網(wǎng)輸出電壓的相位和頻率一致的正弦波，控制模塊控制DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位和頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的一致，這樣保證了蓄電池組與公共電網(wǎng)之間的切換不會出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0012]本實用新型為一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置，如圖1所示，該切換裝置分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負載連接成回路。本實用新型的切換裝置包括MPPT功能DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器和控制模塊。其中控制模塊可以為STM32控制模塊，它包括同步信號檢測模塊、Pmi信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器、第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器和切換控制處理器。
[0013]所述光伏電池組經(jīng)MPPT功能DC-DC模塊的輸出端和DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器與負載相連;所述公共電網(wǎng)經(jīng)三端無縫切換器的輸出端與負載相連;所述MPPT功能DC-DC模塊的輸入、輸出端均與蓄電池組相連;所述蓄電池組的輸出端經(jīng)第二 A/D采樣器與切換控制處理器相連;所述公共電網(wǎng)的輸出端經(jīng)第一 A/D采樣器分別與切換控制處理器和同步信號檢測模塊相連;所述PWM信號發(fā)生器的輸出端與DC/AC交流逆變器相連；同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器的開關(guān)之間的通斷由切換控制處理器控制，即切換控制處理器可控制同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器的開關(guān)中，任意兩者之間的通斷。
[0014]太陽的輻射光照射光伏電池組，使光伏電池組產(chǎn)生光伏直流電源。不穩(wěn)定的光伏直流電源經(jīng)過DC/DC變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電源，MPPT功能DC-DC模塊(也即MPPT控制器)能夠?qū)崟r偵測太陽能光伏電池組的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值，使光伏發(fā)電系統(tǒng)以最大功率輸出對蓄電池充電，使資源利用率達到最大化。蓄電池組有充足的電能時，光伏發(fā)電系統(tǒng)使用蓄電池組發(fā)電。
[0015]具體的過程包括兩大部分:
[0016]—、判斷由蓄電池組供電還是公共電網(wǎng)供電:
[0017]第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器分別采樣公共電網(wǎng)的電壓和蓄電池組的電壓，采樣的電壓經(jīng)過切換控制處理器，切換控制處理器判斷由蓄電池組供電還是公共電網(wǎng)供電，蓄電池組有足夠的電能時，切換控制處理器通過三端無縫切換器的開關(guān)切換控制由蓄電池組為負載供電；蓄電池組電能不足時，切換控制處理器通過三端無縫切換器的開關(guān)切換控制由公共電網(wǎng)為負載供電。
[0018]二、控制逆變器輸出電壓的相位、頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的相位、頻率一致:
[0019]蓄電池供電時(電網(wǎng)沒有電的情況下)，PWM信號發(fā)生器的開關(guān)接到內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器，內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器產(chǎn)生與電網(wǎng)類似的正弦波，從而使PWM信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波與內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波相位、頻率一致，控制模塊控制DC/AC逆變器輸出的正弦波與PWM信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波的相位、頻率一致。
[0020]蓄電池供電時(電網(wǎng)有電的情況下)，第一A/D采樣器對公共電網(wǎng)的電壓進行采樣，同步檢測模塊對采樣電壓進行同步，此時HVM信號發(fā)生器的開關(guān)接到同步信號檢測模塊，PWM信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波的頻率、相位與同步信號檢測模塊檢測到的頻率與相位一致，控制模塊控制DC/AC交流逆變器輸出的正弦波與PffM信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波相位、頻率一致，就可以使蓄電池組供電與公共電網(wǎng)同步。例如公共電網(wǎng)輸出端為220V/50HZ相位為120°的正弦波，那么DC/AC交流逆變器輸出也和工作電網(wǎng)的一致。當蓄電池組的電能用完的情況下，切換控制處理器通過三端無縫切換器的開關(guān)切換控制由公共電網(wǎng)為負載供電，因為DC/AC交流逆變器輸出也和工作電網(wǎng)的一致，保證了蓄電池組與公共電網(wǎng)之間的切換不會導(dǎo)致負載出現(xiàn)短暫的斷電或是負載被擊穿。因此數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置可以實現(xiàn)無人監(jiān)管，自動切換的功能。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置，分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負載連接成回路，其特征在于:包括DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器和控制模塊，其中控制模塊包括同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器、第一 A/D采樣器、第二 A/D采樣器和切換控制處理器； 所述光伏電池組經(jīng)DC-DC模塊的輸出端和DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器與負載相連;所述公共電網(wǎng)經(jīng)三端無縫切換器的輸出端與負載相連;所述DC-DC模塊的輸入、輸出端均與蓄電池組相連;所述蓄電池組的輸出端經(jīng)第二 A/D采樣器與切換控制處理器相連;所述公共電網(wǎng)的輸出端經(jīng)第一 A/D采樣器分別與切換控制處理器和同步信號檢測模塊相連;所述同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器的開關(guān)之間的通斷由切換控制處理器控制，PWM信號發(fā)生器的輸出端與DC/AC交流逆變器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置，其特征在于:所述DC-DC模塊為MPPT功能DC-DC模塊。
【專利摘要】本實用新型公開一種數(shù)字化控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)三端無縫切換裝置，分別與光伏電池組、蓄電池組、公共電網(wǎng)和負載連接成回路，包括MPPT功能DC-DC模塊、DC/AC交流逆變器、三端無縫切換器和控制模塊，其中控制模塊包括同步信號檢測模塊、PWM信號發(fā)生器、內(nèi)部正弦波信號發(fā)生器、第一A/D采樣器、第二A/D采樣器和切換控制處理器。本實用新型的控制模塊控制DC/AC交流逆變器輸出電壓的相位和頻率與公共電網(wǎng)輸出電壓的一致，這樣保證了蓄電池組與公共電網(wǎng)之間的切換不會出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象。
【IPC分類】H02J9/06, H02J7/35
【公開號】CN205283232
【申請?zhí)枴緾N201521130837
【發(fā)明人】黃國現(xiàn), 羅曉曙, 羅妥, 黃夢丹, 廖志賢, 劉世仁
【申請人】廣西師范大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月30日