一种用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器制造技术

本发明专利技术属于电学技术领域，涉及一种用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器，将太阳能电池板组件安装在窗户下方或房顶并使之朝向太阳，将其输出的不稳定的低压直流电作为输入，经过高效光伏电源变换器变换成稳定的有效值为220V的直流电压输出为安装在洗浴室的保温电热水箱供电，同时高效光伏电源变换器还对太阳能电池板组件的功率输出进行最大功率点跟踪以保证太阳能发电得到最大效率利用；安装非常简便，免维护，只需把室外安装的太阳能电池板组件的输出端通过电线连接到交错式光伏电源变换器的输入端，再将交错式光伏电源变换器的输出端连接到洗浴室的保温电热水箱的输入端即可，成本低，使用寿命长。

A water heater that is heated and insulated by a solar panel assembly.

The invention belongs to the technical field of electricity, relates to a water heater with electric heating solar panels and insulation, solar panels will be installed under windows or roof assembly and made toward the sun, the output of the unstable low voltage DC power as input, through the efficient photovoltaic power converter into the effective value of stability the DC output voltage of 220V is installed in the bathroom of the water tank insulation electric heating power supply, and high efficiency photovoltaic power converter power output of solar panels for maximum power point tracking to ensure the maximum utilization efficiency of solar power generation; convenient installation, free maintenance, only the output of solar cell components, outdoor install the end connected to the input interleaved photovoltaic power converter through the wire, and then output interleaved photovoltaic power converter The end is connected to the input end of the thermal insulation water tank of the bathroom, and the cost is low and the service life is long.

【技术实现步骤摘要】
一种用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器
：本专利技术属于电学
，涉及一种太阳能电热水器，特别是一种用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器。
技术介绍
：传统的太阳能热水器是由集热管、保温水箱、支架、连接管道等组成，其主要是依靠集热管的涂层吸收太阳光的幅射而将水加热并用于生产和生活。太阳能热水器按结构分普通式太阳能热水器和分体式热水器，普通式太阳能热水器是把集热管和保温水箱一体化安装在建筑物的房顶，成本较低，而分体式太阳能热水器则将二者分开，用于非顶层用户，成本相对较高。不论哪种结构形式，其原理都是把太阳光能直接转化成热能，使用寿命一般为10年，都存在着以下一些问题，如室外连接管道及其保温层在使用一段时间后易老化漏水或破损，寒冷天气下容易造成局部管道结冰而无法使用，真空玻璃集热管容易爆裂，整个安装程序复杂且日常维护麻烦。随着太阳能及其光伏产业的发展，光伏电池的售价已降到3元/瓦，而新型光伏电池的光电转换率高达20％，这为开发太阳能光电热水器创造了条件。因此，设计一种用太阳能电池板组件发电并通过高效光伏电源变换器供电的太阳能电热水器具有非常大的实用价值和现实意义。专利技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器，其特征在于所述热水器有两种，一种是针对输入为一路太阳能电池板组件的热水器，另一种是针对输入为两路太阳能电池板组件的热水器；其中针对输入为一路太阳能电池板组件的热水器的主体结构包括太阳能电池板组件、第一连接电缆、第一高效光伏电源变换器、第二连接电缆、切换开关、保温电热水箱、混水阀、进水控制阀和浴室洗浴喷头或水龙头；太阳能电池板组件的组成与第一高效光伏电源变换器的结构有关，当高效光伏电源变换器中的高频整流电路采用高频整流电路结构Ⅰ即高频倍压整流电路时，太阳能电池板组件由一到三块输出电压为34.4V、输出功率为300W的太阳能电池板组成；当第一高效光伏电...

【技术特征摘要】
1.一种用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器，其特征在于所述热水器有两种，一种是针对输入为一路太阳能电池板组件的热水器，另一种是针对输入为两路太阳能电池板组件的热水器；其中针对输入为一路太阳能电池板组件的热水器的主体结构包括太阳能电池板组件、第一连接电缆、第一高效光伏电源变换器、第二连接电缆、切换开关、保温电热水箱、混水阀、进水控制阀和浴室洗浴喷头或水龙头；太阳能电池板组件的组成与第一高效光伏电源变换器的结构有关，当高效光伏电源变换器中的高频整流电路采用高频整流电路结构Ⅰ即高频倍压整流电路时，太阳能电池板组件由一到三块输出电压为34.4V、输出功率为300W的太阳能电池板组成；当第一高效光伏电源变换器中的高频整流电路采用高频整流电路结构Ⅱ即高频全桥整流电路时，太阳能电池板组件由二到五块输出电压为34.4V、输出功率为300W的太阳能电池板组成；太阳能电池板组件输出端与第一高效光伏电源变换器输入端通过第一连接电缆连接；第一高效光伏电源变换器对太阳能电池板组件输出的直流电压升压至220Vdc供保温电热水箱使用，同时对太阳能电池板组件进行MPPT控制，使太阳能电池板组件始终工作在最大功率点；第一高效光伏电源变换器输出端与切换开关通过第二连接电缆连接，通过控制切换开关实现太阳能电池板组件供电与市电供电之间的切换，切换开关多数时间与第一高效光伏电源变换器输出端相连，当光照长时间不足临时急需热水时，将切换开关接至市电继续加热，用后再切换回去；保温电热水箱将第一高效光伏电源变换器输出端输出的电能转化为热能对保温电热水箱中的水进行加热并保温；混水阀设置在保温电热水箱下方热水管与冷水管交界处，用于对保温电热水箱中的热水和自来水管中的冷水进行混合；进水控制阀设置在冷水管与自来水管之间，用于控制流入保温电热水箱的冷水流量，进水控制阀一般处于通态，维护或拆卸时将其关闭；用户通过调节混水阀从浴室洗浴喷头或水龙头获得适合洗浴的温水；针对输入为两路太阳能电池板组件的热水器的主体结构包括第一路太阳能电池板组件、第二路太阳能电池板组件、第一连接电缆、第二连接电缆、第二高效光伏电源变换器、第三连接电缆、切换开关、保温电热水箱、混水阀、进水控制阀、浴室洗浴喷头或水龙头；第一路太阳能电池板组件、第二路太阳能电池板组件的组成与第二高效光伏电源变换器的结构有关，当第二高效光伏电源变换器中的第一高频整流电路、第二高频整流电路采用高频整流电路结构Ⅰ即高频倍压整流电路时，每一路太阳能电池板组件由一到三块输出电压为34.4V、输出功率为300W的太阳能电池板组成；当第二高效光伏电源变换器中的第一高频整流电路、第二高频整流电路采用高频整流电路结构Ⅱ即高频全桥整流电路时，每一路太阳能电池板组件由两到五块输出电压为34.4V、输出功率为300W的太阳能电池板组成；第一路太阳能电池板组件输出端与第二高效光伏电源变换器输入端通过第一连接电缆连接；第二路太阳能电池板组件输出端与第二高效光伏电源变换器输入端通过第三连接电缆连接，第二高效光伏电源变换器将第一路太阳能电池板组件和第二路太阳能电池板组件输出的直流电压升压至220Vdc供保温电热水箱使用，同时分别对第一路太阳能电池板组件、第二路太阳能电池板组件进行MPPT控制，使第一路太阳能电池板组件、第二路太阳能电池板组件始终工作在最大功率点；第二高效光伏电源变换器输出端与切换开关通过第二连接电缆连接，通过切换开关实现太阳能电池板组件供电与市电供电之间的切换，切换开关多数时间与第二高效光伏电源变换器输出端相连，当光照长时间不足临时急需热水时，可将切换开关接至市电继续加热，用后再切换回去；保温电热水箱将第二高效光伏电源变换器输出端输出的电能转化为热能对保温电热水箱中的水进行加热并保温。2.根据权利要求1所述用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器，其特征在于实现热水器控制的过程为：第一高效光伏电源变换器或第二高效光伏电源变换器的控制单片机分别根据对应的电压电流采样电路采集来的电压电流信号实现MPPT控制、软开关控制、电压反馈控制及PWM+PFM控制，切换开关的切换控制、混水阀及进水控制阀的控制由用户根据实际情况自主完成。3.根据权利要求1所述用太阳能电池板组件供电加热并保温的热水器，其特征在于所述第一高效光伏电源变换器的主体结构包括反向截止二极管、滤波电容、谐振电容、开关管、续流二极管、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容、第一电压采样电路、电流采样电路、第二电压采样电路、隔离电压采样电路、DC/DC电源、控制单片机和驱动电路；滤波电容用于吸收高频变压器原边电感回馈的能量，同时起到滤波作用，反向截止二极管用于防止反向电流流向太阳能电池板组件；高频变压器的原边电感、谐振电容、开关管、续流二极管电连接组成单管谐振电路，用于将滤波后的直流电逆变成高频交流电；高频变压器由原边电感、磁芯、副边电感组成，其中，磁芯为带有气隙的磁芯，原边电感与副边电感的耦合系数为0.5-0.9，高频交流电施加在高频变压器原边电感两端，在高频变压器副边电感两端感应出正负幅值不对称的高频交流电压；单管谐振电路和高频变压器用于将能量从原边传递到副边；高频整流电路采用高频整流电路结构Ⅰ即高频倍压整流电路或高频整流电路结构Ⅱ即高频全桥整流电路，高频整流电路结构Ⅰ由结构Ⅰ第一整流二极管、结构Ⅰ第二整流二极管、结构Ⅰ第一滤波电容、结构Ⅰ第二滤波电容电连接组成，用于对高频变压器副边的高频交流电进行整流滤波；高频整流电路结构Ⅱ由结构Ⅱ第一整流二极管、结构Ⅱ第二整流二极管、结构Ⅱ第三整流二极管、结构Ⅱ第四整流二极管电连接组成，用于对高频变压器副边的高频交流电进行整流；输出滤波电容用于对整流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春芳，赵永强，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37