一种智能家居能量管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能家居能量管理系统，包括光伏发电系统、锂电池系统、三相四桥臂逆变器Ⅰ、三相四桥臂逆变器Ⅱ和双向电表，所述光伏发电系统包括光伏阵列、单向导通DC/DC模块和第一控制器；所述锂电池系统包括锂电池储能单元、双向导通DC/DC模块和第二控制器；所述单向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅰ与双向电表连接，所述双向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅱ与双向电表连接，双向电表通过单向开关连接电网，双向电表同时连接家庭负载。本实用新型专利技术根据家庭负荷大小和昼夜差别实现并离网操作，且成本低，安全性高。

A kind of intelligent home energy management system

The utility model discloses an intelligent home energy management system, which includes a photovoltaic power generation system, a lithium battery system, a three-phase four bridge arm inverter I, a three-phase four bridge arm inverter II and a two-way electric meter. The photovoltaic power generation system includes a photovoltaic array, a one-way through DC/DC module and a first controller. The lithium battery energy storage unit, the two-way conduction DC/DC module and the second controller; the one-way conduction DC/DC module is connected by the three-phase four bridge arm inverter I and the two-way electric meter. The two-way conduction DC/DC module connects with the two-way electric meter through the three-phase four bridge arm inverter II and the two-way electric meter, and the bidirectional meter passes through one way switch to connect the power grid and the bidirectional meter. At the same time, the family load is connected. The utility model realizes and operates off the net according to the size of family load and the difference between day and night, and has low cost and high safety.

【技术实现步骤摘要】
一种智能家居能量管理系统
本技术涉及一种智能家居能量管理系统，具体涉及家庭式光伏发电及储能系统，属于能量管理

技术介绍
能源是保障社会平稳发展的基石，但是矿产能源总有消耗殆尽的一天，于是寻求可再生的清洁能源才能保障国民经济平稳发展。经济全球化伴随着能源需求的加剧，化石能源不可再生，环境污染和生态危机加快了以可再生能源利用为特征的能源结构转型。如今，太阳能发电由于其清洁、无污染、无噪声的特色近年来备受瞩目，其中包含有多种发电形式，典型的是热发电和光伏发电，后者又称为光伏电池。相比于太阳能热发电方式，光伏电池凭借简单的结构、清洁无噪声和较高的可靠性，近年来成为发展的主流。光伏发电系统结构简单，发电成本低且具有较高的可靠性。分布式发电技术的发展促进了以光伏系统为主的能量管理系统的发展，有助于缓解电力需求，解决偏远和不宜大电网供电地区如孤岛的居民用电。光伏发电系统结构简单，发电成本低且具有较高的可靠性。分布式发电技术的发展促进了以光伏系统为主的能量管理系统的发展，有助于缓解电力需求和提高客户用电的经济性。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本技术公开了一种智能家居能量管理系统，其具体技术方案如下：一种智能家居能量管理系统，该智能家居能量管理系统连接在家庭负载和电网之间，保证家庭负荷的持续可靠供电，包括光伏发电系统、锂电池系统、三相四桥臂逆变器Ⅰ、三相四桥臂逆变器Ⅱ和双向电表，所述光伏发电系统包括光伏阵列、单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述光伏阵列连接单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述单向导通DC/DC模块以光伏阵列输出的直流电为输入，所述单向导通DC/DC模块的输出端与三相四桥臂逆变器Ⅰ相连；所述锂电池系统包括锂电池储能单元、双向导通DC/DC模块和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块连接锂电池储能单元和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块输入端与锂电池储能单元相连，双向导通DC/DC模块输出端与三相四桥臂逆变器相连；所述单向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅰ与双向电表连接，所述双向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅱ与双向电表连接，双向电表通过单向开关连接电网，双向电表同时连接家庭负载。所述第一控制器通过直流电压电流采样器Ⅰ采集单向导通DC/DC模块输入端与输出端信息，若所述光伏阵列端电压大于启动电压，所述第一控制器控制单向导通DC/DC模块导通，实现光伏阵列输出直流电压的升压功能和光伏阵列最大功率点跟踪，当光照强度减弱，所述光伏阵列端电压小于启动电压，则单向导通DC/DC模块关断。所述第二控制器通过直流电压电流采样器Ⅱ获得双向导通DC/DC模块输入端与输出端信息，控制双向导通DC/DC模块实现锂电池储能单元的充放电控制。所述第二控制器通过巡检系统监测锂电池储能单元，保证锂电池储能单元处于安全稳定运行状态，否则发出告警状态。所述三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ还同时连接第三控制器，所述第三控制器通过直流电压电流采样器Ⅲ采集三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ输入端电压电流信息，并通过交流电压电流采样器采集三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ输出母线电压电流信息，计算家庭负载与光伏发电系统功率关系，控制三相四桥臂逆变逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ功率输出和单向开关闭合与开断。所述第三控制器计算家庭负载大于三项四桥臂逆变器Ⅰ输入端输入功率，则所述第三控制器控制三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ共同为家庭负载供电；所述第三控制器计算家庭负载小于三相四桥臂逆变器Ⅰ输入端输入功率，所述第三控制器控制三相四桥臂逆变器Ⅰ为家庭负载供电。所述第三控制器判断锂电池储能系统荷电状态，若锂电池储能系统处于低电量状态且家庭负载小于三相四桥臂逆变器Ⅰ输入端输入功率，第三控制器控制三相四桥臂逆变器Ⅱ反向导通将多余电量存储锂电池储能系统。所述单向导通DC/DC模块根据直流电压电流采样器Ⅰ进行光伏发电系统的启停操作，并在满足电压阈值条件启动后进行光伏发电系统最大功率点跟踪。所述光伏发电系统停运时，第三控制器控制三相四桥臂逆变器Ⅱ导通，第二控制器控制双向导通DC/DC模块正向导通，此时锂电池储能为家庭负载供电。本技术的有益效果是：本技术根据家庭负荷大小和光照强度差别实现并离网操作，供电可靠，成本较低，安全可靠，并且具有一定的微型储能电站的功能。附图说明图1是本技术的连接状态框图，图2是本技术的能量流动示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。图1是本技术的连接状态框图，结合附图可见，本智能家居能量管理系统，该智能家居能量管理系统连接在家庭负载和电网之间，保证家庭负荷的持续可靠供电，包括光伏发电系统、锂电池系统、三相四桥臂逆变器Ⅰ、三相四桥臂逆变器Ⅱ和双向电表。所述光伏发电系统包括光伏阵列、单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述光伏阵列连接单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述单向导通DC/DC模块以光伏阵列输出的直流电为输入，所述单向导通DC/DC模块的输出端与三相四桥臂逆变器Ⅰ相连。所述锂电池系统包括锂电池储能单元、双向导通DC/DC模块和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块连接锂电池储能单元和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块输入端与锂电池储能单元相连，双向导通DC/DC模块输出端与三相四桥臂逆变器相连。所述单向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅰ与双向电表连接，所述双向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅱ与双向电表连接，双向电表通过单向开关连接电网，双向电表同时连接家庭负载。所述第一控制器通过直流电压电流采样器Ⅰ采集单向导通DC/DC模块输入端与输出端信息，若所述光伏阵列端电压大于启动电压，所述第一控制器控制单向导通DC/DC模块导通，实现光伏阵列输出直流电压的升压功能和光伏阵列最大功率点跟踪，当光照强度减弱，所述光伏阵列端电压小于启动电压，则单向导通DC/DC模块关断。所述第二控制器通过直流电压电流采样器Ⅱ获得双向导通DC/DC模块输入端与输出端信息，控制双向导通DC/DC模块实现锂电池储能单元的充放电控制。所述第二控制器通过巡检系统监测锂电池储能单元，保证锂电池储能单元处于安全稳定运行状态，否则发出告警状态。所述三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ还同时连接第三控制器，所述第三控制器通过直流电压电流采样器Ⅲ采集三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ输入端电压电流信息，并通过交流电压电流采样器采集三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ输出母线电压电流信息，计算家庭负载与光伏发电系统功率关系，控制三相四桥臂逆变逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ功率输出和单向开关闭合与开断。三相四桥臂逆变器Ⅰ和Ⅱ将直流电转换为交流电，保证家庭负荷供电。所述第三控制器计算家庭负载大于三项四桥臂逆变器Ⅰ输入端输入功率，则所述第三控制器控制三相四桥臂逆变器Ⅰ和三相四桥臂逆变器Ⅱ共同为家庭负载供电；所述第三控制器计算家庭负载小于三相四桥臂逆变器Ⅰ输入端输入功率，所述第三控制器控制三相四桥臂逆变器Ⅰ为家庭负载供电。所述第三控制器判断锂电池储能系统荷电状态，若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能家居能量管理系统，该智能家居能量管理系统连接在家庭负载和电网之间，保证家庭负荷的持续可靠供电，其特征在于：包括光伏发电系统、锂电池系统、三相四桥臂逆变器Ⅰ、三相四桥臂逆变器Ⅱ和双向电表，所述光伏发电系统包括光伏阵列、单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述光伏阵列连接单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述单向导通DC/DC模块以光伏阵列输出的直流电为输入，所述单向导通DC/DC模块的输出端与三相四桥臂逆变器Ⅰ相连；所述锂电池系统包括锂电池储能单元、双向导通DC/DC模块和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块连接锂电池储能单元和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块输入端与锂电池储能单元相连，双向导通DC/DC模块输出端与三相四桥臂逆变器相连；所述单向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅰ与双向电表连接，所述双向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅱ与双向电表连接，双向电表通过单向开关连接电网，双向电表同时连接家庭负载。

【技术特征摘要】
1.一种智能家居能量管理系统，该智能家居能量管理系统连接在家庭负载和电网之间，保证家庭负荷的持续可靠供电，其特征在于：包括光伏发电系统、锂电池系统、三相四桥臂逆变器Ⅰ、三相四桥臂逆变器Ⅱ和双向电表，所述光伏发电系统包括光伏阵列、单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述光伏阵列连接单向导通DC/DC模块和第一控制器，所述单向导通DC/DC模块以光伏阵列输出的直流电为输入，所述单向导通DC/DC模块的输出端与三相四桥臂逆变器Ⅰ相连；所述锂电池系统包括锂电池储能单元、双向导通DC/DC模块和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块连接锂电池储能单元和第二控制器，所述双向导通DC/DC模块输入端与锂电池储能单元相连，双向导通DC/DC模块输出端与三相四桥臂逆变器相连；所述单向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅰ与双向电表连接，所述双向导通DC/DC模块通过三相四桥臂逆变器Ⅱ与双向电表连接，双向电表通过单向开关连接电网，双向电表同时连接家庭负载。2.根据权利要求1所述的一种智能家居能量管理系统，其特征在于：所述第一控制器通过直流电压电流采样器Ⅰ采集单向导通DC/DC模块输入端与输出端信息，若所述光伏阵列端电压大于启动电压，所述第一控制器控制单向导通DC/DC模块导通，实现光伏阵列输出直流电压的升压功能和光伏阵列最大功率点跟踪，当光照强度减弱，所述光伏阵列端电压小于启动电压，则单向导通DC/DC模块关断。3.根据权利要求2所述的一种智能家居能量管理系统，其特征在于：所述第二控制器通过直流电压电流采样器Ⅱ获得双向导通DC/DC模块输入端与输出端信息，控制双向导通DC/DC模块实现锂电池储能单元的充放电控制。4.根据权利要求3所述的一种智能家居能量管理系统，其特征在于：所述第二控...

【专利技术属性】
技术研发人员：武媚，沈诚，孙仁捷，张金龙，李剑，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32