一种家用安全高效离网光伏发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种家用安全高效离网光伏发电系统，包括主控模块、光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块、数据采集模块、存储模块、显示报警模块、安全保护模块、无线通信模块、移动控制终端。本发明专利技术的家用安全高效离网光伏发电系统使光伏发电技术能应用于我国大多数家庭，停电后能提供备用电源，将光能转化为家庭生活所需电能，一方面缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果；另一方面本系统结构简单，使用更精确，具有稳定性高，安装方便，操作简单，特别适用于远离电网的区域或限电地区或者分散居住的乡村的日常供电。

Household safety high efficiency off grid photovoltaic power generation system

The invention discloses a high-efficiency off grid photovoltaic power system home security, including the main control module, module, photovoltaic PV module control module, inverter module, battery charge and discharge module, control module, data acquisition module, storage module, display and alarm module, security module and wireless communication module, mobile control terminal. The invention of the home security, off grid photovoltaic power generation system photovoltaic power generation technology can be applied to most of our country's family, after a power outage can provide backup power supply, solar energy into electric energy needed in family life, on the one hand to ease the pressure of energy, reduce the pollution and energy saving and environmental protection effect; on the other hand the system has the advantages of simple structure, the use of more accurate, with high stability, convenient installation, simple operation, especially suitable for the area or area of electricity from the grid or scattered rural daily supply.

【技术实现步骤摘要】
一种家用安全高效离网光伏发电系统
本专利技术涉及光伏应用
，具体涉及一种家用安全高效离网光伏发电系统。
技术介绍
太阳能作为一种新能源，取之不尽，用之不竭，同时由于太阳能是一种洁净的能源，在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡，绝对不会造成污染和公害，因此在提倡环保的今天，广为被人们所青睐。太阳能发电是一种常见的太阳能利用方式，现行的太阳能发电都采用大规模的发电站进行太阳能发电，大规模的太阳能发电站由于其规模大、成本高、占地面积大，只适用于公共用电发电，而不适用于普通家庭使用。而对于普通家庭来说，电费开支也成为其中不可省略的部分，对于部分家庭而言，更是成为了沉重的负担。特别是某些地广人稀的地方，由于公共资源还欠发达，很多地方都没有公共电力设施进行供电，因此根本无法使用电视、洗衣机、冰箱、电饭煲等现代流行、方便的家用电器，极大地限制了人们生活质量的提高。因此，寻找可以替代的可再生能源，减少常规能源的消耗，成为了人们一直渴望解决而尚未得到有效解决的难题。针对上述不足，急需一种家用电器的供电系统，使其成本低廉，并且便于携带、易搬运，以解决上述人们的生活难题。另一方面离网光伏发电系统的应用，如太阳能庭院灯就采用每天一次充放电循环模式，即白天利用太阳能对储能电池充电，晚上利用储能电池放电实现照明。由于这种离网系统的所有电能消耗均完全取自于储能电池，这种每天一次充放电循环模式下，每组储能电池的平均使用寿命相对而言很短，如何有效的保护电池，防止过压过流现象对电池的损伤成为了重点关注的问题。此外用电安全也是近年来越来越受到关注的问题，如何最大可能的避免由于用电意外导致的人生财产安全受损，也是现今光伏发电系统需要面对的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种家用安全高效离网光伏发电系统，该离网光伏发电系统使光伏发电技术能应用于我国大多数家庭，停电后能提供备用电源，通过光能转化的电能为家庭生活提供所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果；另一方面本系统结构简单，使用更精确，具有稳定性高，安装方便，操作简单，特别适用于远离电网的区域或限电地区或者分散居住的乡村的日常供电；此外系统能实时远程监测光伏发电的相关参数，同时能够根据需要自动控制调节相关参数，监控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术提供了一种家用安全高效离网光伏发电系统，包括：主控模块、光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块、数据采集模块、存储模块、显示报警模块、安全保护模块、无线通信模块、移动控制终端；所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的移动控制终端发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动控制终端发出的信号对光伏控制模块、蓄电池模块、充放电控制模块、安全保护模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；所述光伏组件模块包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块送入蓄电池模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供家用电器使用；所述光伏控制模块根据主控模块发出的指令信号一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供家用电器使用；所述蓄电池模块包括蓄电池组和充电保护电路，所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配；所述数据采集模块包括蓄电池数据采集模块、环境数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述环境数据采集模块用于采集太阳光辐照度、环境温度以及环境湿度数据；所述负荷数据采集模块用于采集家庭用电负荷的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压以及输出电流数据；所述存储模块用来存储数据采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；所述显示报警模块用来实时显示环境数据、蓄电池数据、负荷数据、光伏发电数据信息，当数据超过预定阈值时可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警铃声；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开发电系统的电流输出，达到了保护家用电器不受损害以及防止人身安全事故的作用；所述无线通信模块用于向移动控制终端发送采集处理的相关参数数据或者接收移动控制终端的指令信息送入主控模块以供调用；所述移动控制终端用于实时接收无线通信模块发送的相关数据，并可根据人为设定环境参数回传给无线通信模块送入主控模块进行处理。优选地，所述主控模块为FPGA微处理器、DSP微处理器、ARM微处理器中的一种。优选地，所述光伏发电子单元为薄膜式太阳电池板或多晶硅太阳能电池板中的一种。优选地，所述移动控制终端包括移动智能设备和安装在设备上的光伏发电系统APP模块；所述移动智能设备为智能手环、智能手机、平板电脑中的一种。优选地，所述蓄电池数据采集模块包括电压采样电路、温度传感器、电池容量采样电路、充电状态监测电路；所述环境数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器；所述负荷数据采集模块包括功率采样电路、电能消耗监测电路；所述光伏发电数据采集模块包括功率采样电路、电压采样电路、电流采样电路。优选地，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。优选地，所述显示报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。优选地，所述无线通信模块为WIFI通信模块。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：（1）本专利技术的家用安全高效离网光伏发电系统采用的光伏组件模块使用多个光伏发电子单元，将光伏组件的电流进行汇流，通过光伏控制模块控制汇流电流的流向，汇流电流一方面通过逆变器转换为交流电为家用电器工作电流，另一方面光伏发电产生的多余电能通过充放电控制模块装置存储在蓄电池中，在无光照的条件下，充放电控制模块控制蓄电池放电，提供给家用电器使用；另一方面系统采用的光伏控制模块，能够根据主控模块发出的指令信号调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率，能够最大程度的提高光伏发电的效率，同时保护了系统电流的稳定持续性。（2）本专利技术的家用安全高效离网光伏发电系统的主控模块采用了FPGA微处理器、DSP微处理器、ARM微处理器中的一种，其功耗较小、可靠性性较高、编程简单、效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家用安全高效离网光伏发电系统，其特征在于，包括主控模块、光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块、数据采集模块、存储模块、显示报警模块、安全保护模块、无线通信模块、移动控制终端；所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的移动控制终端发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动控制终端发出的信号，对光伏控制模块、蓄电池模块、充放电控制模块、安全保护模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；所述光伏组件模块包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块送入蓄电池模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供家用电器使用；所述光伏控制模块根据主控模块发出的指令信号一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供家用电器使用；所述蓄电池模块包括蓄电池组和充电保护电路，所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配；所述数据采集模块包括蓄电池数据采集模块、环境数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述环境数据采集模块用于采集太阳光辐照度、环境温度以及环境湿度数据；所述负荷数据采集模块用于采集家庭用电负荷的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压以及输出电流数据；所述存储模块用来存储数据采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；所述显示报警模块用来实时显示环境数据、蓄电池数据、负荷数据、光伏发电数据信息，当数据超过预定阈值时可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警铃声；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开发电系统的电流输出，达到了保护家用电器不受损害以及防止人身安全事故的作用；所述无线通信模块用于向移动控制终端发送采集处理的相关参数数据或者接收移动控制终端的指令信息送入主控模块以供调用；所述移动控制终端用于实时接收无线通信模块发送的相关数据，并可根据人为设定环境参数回传给无线通信模块送入主控模块进行处理。...

【技术特征摘要】
1.一种家用安全高效离网光伏发电系统，其特征在于，包括主控模块、光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块、数据采集模块、存储模块、显示报警模块、安全保护模块、无线通信模块、移动控制终端；所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的移动控制终端发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动控制终端发出的信号，对光伏控制模块、蓄电池模块、充放电控制模块、安全保护模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；所述光伏组件模块包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块送入蓄电池模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供家用电器使用；所述光伏控制模块根据主控模块发出的指令信号一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供家用电器使用；所述蓄电池模块包括蓄电池组和充电保护电路，所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配；所述数据采集模块包括蓄电池数据采集模块、环境数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述环境数据采集模块用于采集太阳光辐照度、环境温度以及环境湿度数据；所述负荷数据采集模块用于采集家庭用电负荷的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压以及输出电流数据；所述存储模块用来存储数据采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；所述显示报警模块用来实时显示环境数据、蓄电池数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：合肥华盖光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34